La iglesia sobre un espolón rocoso que domina el núcleo de Nachá y posiblemente estuvo fortificado en época medieval. Por el lado norte de la cabecera, la iglesia tiene adosada la antigua casa abadía, aunque ambas construcciones son independientes.

Es un edificio de una nave, con cabecera semicircular orientada al noreste, cripta también semicircular  bajo la cabecera, sacristía saliente adosada a la cabecera por el lado de la Epístola y una gran capilla lateral en la parte central de la nave. La torre se eleva sobre la cabecera.

La combinación de diversos materiales en las distintas partes de la iglesia denota las sucesivas fases de construcción y reformas que sufrió el edificio. La parte baja del ábside, correspondiente a la cripta, es de sillarejo. El resto de la cabecera y gran parte de los paramentos de la nave se levantan en sillería de arenisca. La sacristía y algunas zonas de la parte superior de los muros de la nave son de mampostería. Y, por último, la torre está construida en ladrillo.

La obra correspondiente al período románico original está compuesta por la cabecera y la nave. En ellas destaca la alternancia de distintos materiales entre la cripta, más antigua, y el ábside, de construcción posterior; una ventana abocinada en arco de medio punto en la parte central de la cabecera; y las dos portadas.

La más destacada es la portada situada en el hastial de los pies, que queda en la actualidad a una altura muy superior a la de la calle y fue inutilizada y cegada hasta la restauración de 2006-2007. Es una de las dos únicas portadas monumentales románicas que se conservan en la comarca de La Litera. Su estructura y su decoración recuerdan otras obras próximas, como las portadas de las iglesias de San Juan y Santa María de Baldós en Montañana, vinculadas con la orden de San Juan del Hospital, o la del castillo de Falces (hoy trasladada e integrada en la iglesia parroquial de Tolva). Es en arco de medio punto, con tres arquivoltas molduradas y escalonadas, enmarcadas por una moldura de puntas de diamante. Las arquivoltas apean sobre un cimacio decorado mediante abigarrados relieves de temática vegetal y triple jamba escalonada en cuyos huecos se disponen columnas. La decoración figurada se concentra sobre todo en los capiteles de jambas y columnas, cuyo programa iconográfico general es difícil de dilucidar debido a la erosión de las figuras: en la parte más interior se advierte con claridad una representación del Leviatán y, en otros lugares, figuras fantásticas, personajes eclesiásticos, siluetas femeninas, etc. Asimismo, las aristas de las jambas están recorridas verticalmente por sendas molduras, sobre las que se han tallado en relieve rosetas y motivos heráldicos también de difícil lectura en la actualidad.

La otra portada, que parece copiar de manera simplificada la portada románica y cuya construcción puede ser muy posterior a la de esta, se abre en la parte central del muro sur. Es en arco de medio punto, también con triple arquivolta de frente liso, que apea en un cimacio también liso. Las aristas de las jambas están también molduradas y presentan relieves de figuras humanas en su parte superior.

El interior es un espacio de nave única, dividido en tres tramos por arcos fajones apuntados sobre pilastras adosadas. Se cubre con bóveda de cañón apuntado, mientras que la cabecera semicircular lo hace con bóveda de horno. El acceso a la cripta, que se realizaba bajo el presbiterio, se encuentra cegado desde hace varias décadas.

Es de especial interés la capilla sepulcral abierta en tramo central del lado norte de la nave en la primera mitad del siglo XIV. Su embocadura es un gran arco apuntado y moldurado.  El interior de la capilla es un espacio rectangular cubierto por una bóveda de crucería gótica cuya clave presenta un relieve simbólico, al que se añade un pequeño espacio poligonal acusado solo en planta, a modo de cabecera, que se cubre con cúpula nervada. De esta capilla procede un interesante sarcófago de piedra, de la primera mitad del siglo XIV, conservado hoy en el Museo Diocesano de Lleida: sustentado por dos leones de piedra, el frente del sarcófago presenta decoración en relieve con motivos religiosos y heráldicos.

Por último, la torre, situada sobre la cabecera y construida en ladrillo, es una obra de planta octogonal, de dos cuerpos separados por imposta muy moldurada. Las esquinas están achaflanadas y presentan pilastras muy planas adosadas. En el piso superior, en lienzos alternos, se abren vanos en arco de medio punto para campanas. Como remate, hay un último cuerpo, también octogonal, de dimensiones mucho más reducidas que los inferiores.