L'edifici es troba situat a la part alta del poble d'Olivella i s'alça damunt un basament de roca. Té absis semicircular i presenta una distribució asimètrica d'elements. A la part esquerra té un habitatge annex, la rectoria, mentre que la coberta, de teula a dues vessants, es perllonga per la banda dreta per cobrir un cos lateral. La façana mostra parament vista de maçoneria de pedra irregular amb la cantonada de pedra regular més gran devastada, presenta porta d'accés amb llinda, elevada per quatre graons. Es troba emmarcada per una estructura d'inspiració clàssica: pilastres estriades, entaulament i frontó triangular en el interior del qual hi ha ceràmica moderna amb el símbol del municipi d'Olivella policromat. A la part central de la façana, hi ha una rosassa amb vitralls de color.
L'absis i les dues primeres capelles es corresponen a la part més antiga de la construcció. En una d'elles destaca la sepultura de la família Olivella. Les dues capelles més properes a la façana de la portalada, la mateixa façana i el campanar són obra d'ampliació del segle XVII, tal com indiquen les dates gravades sobre la pedra de l'extradós dels seus arcs. Són les dates d'inici i final de l'obra (1625 - 1671).
El campanar, de planta rectangular, presenta sis obertures d'arc de mig punt i es corona amb merlets de maó. En un dels maons des de l'interior del campanar s'observa la data de 1813, data probable d'una refacció de la teulada d'aquest edifici.
A l'interior de l'església destaquen les pintures murals d'Agustí Ferrer Pino pintades l'any 1942, que representen les figures de dos arcàngels situats lateralment, quatre àngels rodejant la un colom, l'esperit sant, centren la composició a la volta de l'absis.
