L'église est située au hameau de Robion, sur un terrain plat, au croisement de la route D302 et de la voie communale reliant Robion et le Petit Robion. L'édifice présente un plan rectangulaire orienté nord-sud avec une abside aujourd'hui circulaire alors qu'en 1834 (cadastre napoléonien), le chevet de l'édifice était plat. Il se compose d'une nef à trois travées avec voûte d'arêtes, rythmées par des doubleaux avec pilastres à impostes saillantes, d'une abside en cul-de-four beaucoup plus basse que la nef et d'une sacristie du côté est. Les murs de l'église sont tous couverts d'un enduit de ciment, excepté au niveau du chevet et de la sacristie où les moellons et les chaînages d'angle en pierre de taille grossièrement équarrie sont visibles. L'édifice est couvert d'un toit à longs pans en tôle ondulée sur la nef, en tuiles creuses sur l'abside. Une rangée de génoise court le long du toit sur la façade sud, tandis que partout ailleurs la rangée est doublée. La façade en pignon, orientée sud, s'organise autour d'un axe central comprenant la porte à deux vantaux, un oculus et un double arceau en fer forgé abritant deux cloches. Deux marches donnent accès à la porte d'entrée dont l'encadrement est en pierre de taille calcaire bouchardée. L'intérieur de l'église est éclairé par l'oculus, ainsi que par deux baies en plein cintre percées dans l'élévation ouest de la nef. Les murs présentent un badigeon gris clair et blanc sur enduits de gypse et de plâtre, dans la nef, gris clair, bordeaux et blanc, pour le choeur. Le sol est couvert d'un pavement en carreaux de terre cuite vernissée. Deux marches maçonnées font la transition entre nef et choeur. Une porte située dans la troisième travée côté est, donne accès à la sacristie dont le sol est formé d'un plancher. Les murs de la sacristie sont traités de la même manière que les murs de la nef, et son couvrement est constitué d'une charpente en bois apparente.