La iglesia parroquial de Peñarroya se encuentra ubicada en la Plaza Mayor, cerrándola por uno de sus lados. El edificio  posee planta rectangular constituida por tres naves separadas por pilares sobre las que apoyan arcos fajones de medio punto; la zona del crucero, no acusado en planta, es más ancha que los otros tres tramos en los que se dividen las naves, que culminan la central en una cabecera recta y las laterales, más bajas y estrechas, en sendas capillas. La bóvedas con que se cubren dichas naves son vaídas, mientras que el crucero lo hace con una cúpula sobre tambor, bien iluminada por ocho ventanas en los lunetos de la misma. El interior, de corte clasicista, está articulado mediante un ritmo de pilastras adosadas con capitel compuesto, sobre las que corre un entablamento moldurado que sirve de apoyo a los arcos de medio punto que separan las naves y tramos. El clasicismo de sus elementos se ve enriquecido por el juego cromático del interior, cuyos paramentos se presentan enlucidos en una combinación de tonalidades grises, blancas y sepia, que aporta mayor plasticidad al conjunto. La decoración se realiza a base de estucos, destacando los presente en las pechinas de la cúpula; en ella también se ha utilizado el juego cromático para destacar los elementos estructurales de la misma en tono más oscuro. También aparecen algunas pinturas de tipo barroco decorando enjutas y lunetos. Se abren vanos adintelados de iluminación en cada tramo de las naves. Exteriormente la construcción utiliza la sillería; constituye un bloque en el que las naves laterales son más bajas, destacando por encima de ellas los contrafuertes que recorren los muros. 

La fachada del templo es uno de los mejores ejemplos de la zona. Se abre en el hastial y posee perfil mixtilíneo y un gran arco de medio punto cobijando la portada. Ésta presenta dos cuerpos separados por entablamento, y rematada por un óculo. La puerta es adintelada. Ambos cuerpos están flanqueados por pilastras, y separados por un entablamento. En el cuerpo superior se abre una hornacina que en la actualidad está vacía.

La torre se levanta a los pies, en el lado de la Epístola, y está compuesta de tres cuerpos de cantería, los dos primeros de planta cuadrada y el superior octogonal.