Realizada en ladrillo, se encuentra en el eje del conjunto, al que domina por su altura y considerables dimensiones.
La fachada está dividida en dos pisos separados por un entablamento y articulados mediante pilastras que delimitan tres entrepaños. Sobre el entrepaño central del cuerpo superior destaca el remate de frontón curvo, partido y estrangulado, y altos pináculos con decoración de azulejos y tejas, que aportan una nota de color.
El atrio es de planta rectangular y reducidas dimensiones. Presenta lisos paramentos, a excepción de la rica portada con arco de medio punto, que da acceso al interior de la nave templo. Datada en 1718, presenta un cuerpo principal configurado con pilastras adosadas de orden gigante y entablamento superior, que cobijan un gran arco triunfal de medio punto, y un ático con un nicho central con la imagen titular (la Inmaculada Concepción), flanqueado por dos esculturas exentas que son imágenes de santos cartujos. Tiene recargada decoración con temas como tarjetones, variados motivos vegetales de hojas, flores y frutos, placas recortadas, etc.,que cubren toda su superficie y que se derraman por las zonas laterales.
Iglesia de planta de cruz latina, consta de una sola nave de cinco tramos y presbiterio de un tramo con cabecera recta.
Los muros se articulan por pilastras adosadas de fuste estriado y capitel corintio; las correspondientes a la nave no llegan hasta el suelo a fin de permitir la colocación de la sillería del coro. Por encima de dichas pilastras corre un entablamento sobre el que se ubican los vanos de iluminación.
El templo se cubre con bóvedas de cañón con lunetos en los cinco tramos de la nave, brazos del crucero y presbiterio y con cúpula hemisférica sobre pechinas, con tambor y linterna, en el caso del crucero.
El interior de la iglesia está pintado en blanco, amarillo, verde y dorado, llena de pequeños detalles ornamentales, bien escultóricos, realizados en yeso, o pictóricos, que pueblan sus bóvedas, cúpula, vanos y paramentos. Las pinturas murales que ornan el interior de la iglesia fueron obra de Fray Ramón Almor, hermano de la cartuja y representan episodios de la vida de la Virgen, los Padres de la Iglesia Latina y diferentes Virtudes en la cúpula y sus pechinas, además de imágenes de cartujos (muros del presbiterio) y muy diferentes composiciones como arquitecturas, paisajes, jarrones, etc.
Merece especial atención el bello pavimento de azulejos romboidales vidriados que forman una curiosa composición de tipo geométrico.
La tribuna constituye una nave adosada a la nave única de la iglesia en su lado del evangelio, subdividida en cinco tramos que son en realidad cinco capillas entre los contrafuertes comunicadas entre sí que las utilizaban los padres para celebrar sus preceptivas misas particulares y cotidianas. Se cubre con bóveda de cañón con lunetos. Desde ella los seglares que visitaban la cartuja podían asistir a los actos litúrgicos sin ser vistos por los monjes.
La Capilla del Sagrario se sitúa detrás del altar, tiene planta cuadra rodeada, excepto en el lado norte, por un corredor de circunvalación cubierto con bóvedas de arista. Como es habitual tenía comunicación con el presbiterio a través de dos pequeñas puertas abiertas en la cabecera (hoy cegadas) y asimismo, el Santísimo Sacramento podía contemplarse desde la nave del templo a través de una apertura en el mismo muro de la cabecera, también cegado en la actualidad. La capilla se cubre con cúpula hemisférica sobre pechinas y se encuentra ricamente decorada con menudos y diversos elementos escultóricos y con pinturas murales de cuidada factura, datadas en las tres primeras décadas del siglos XVIII.


La fachada, aunque construida en los últimos años del siglo XVII-primeros del XVIII, participa del carácter desornamentado, de líneas rectas, severas y elegantes de un austero estilo contrarreformista de lo que algunos autores han denominado Primer Barroco. También la torre puede adscribirse al Primer Barroco aragonés.
Las pinturas murales de Fray Ramón Almor corresponden al barroco tardío, siendo de destacar sus numerosas similitudes iconográficas con las pinturas murales de la oscense cartuja de Nuestra Señora de las Fuentes que fueron realizadas por Fray Manuel Bayeu, hermano de los famosos Francisco y Ramón y cuñado de nuestro ilustre Goya.
La Capilla del Sagrario constituye una entidad arquitectónica típica y característica de las cartujas de nuestro país donde encontramos ejemplos desde el siglo XV, aunque su máximo desarrollo y difusión tuvo lugar a partir del Concilio de Trento (1563). En el caso de la Concepción, siguiendo el modelo de Aula Dei.