Biserica a fost ridicată pe ruinele unei construcţii din antichitate (sec.IV). Are plan pătrat (cca. 6 x 6 m), iar naosul este străpuns de un turn în jurul căruia se află un spaţiu îngust acoperit cu o boltă de sprijin. Spre est se afla o adâncă absidă semicirculară, atât la interior cât şi la exterior, având pe latura sudică un diaconicon de mari dimensiuni. Acoperişul întregii construcţii este din plăci de piatră. Biserica a fost construită din pietre romane fasonate aduse din ruinele Ulpiei Traiana Sarmizegetusa din apropiere. Are o înfăţişare aparte ce denotă amprentele stilistice ale romanicului târziu.

Bisericii noi i-au fost adăugate anexe pe latura sudica în secolele XIV-XV. Valoroasele fragmente de pictură murala, datând din 1443, sunt opera unei echipe de maeştri în frunte cu Ştefan, unul din primii zugravi români cunoscuţi. Pictura acestora vădeşte strânse legături stilistice cu pictura de epocă din Ţara Românească. Arhitectura are caracteristici romanice si gotice.

Cercetările arheologice din anul 1981 au demonstrat existenta mai multor niveluri de constructie. Pavajul din naos era cu 20 cm mai jos faţă de acela al altarului. Ulterior diferenţa a fost suprimată printr-o nivelare cu lut galben şi o podea de lemn. În această podea a fost plantat un iconostas de zid. Se mai păstrează decoraţii interioare de frescă.