Mercatale, centro principale della Val di Pierle, insieme con gli altri casali e castelletti della valle, appartenne ai marchesi del Monte della branca Petrella che sono stati spogliati nel secolo XIV da Bernabò Visconti duca di Milano, che successivamente vendette ai conti Degli Oddi di Perugia una porzione della contrada.
La Val di Pierle, fino all'anno 1774, formò una comunità staccata da Cortona, la quale era suddivisa in tre Terzi; cioè nel Terzo di Pierle dov'è il fortilizio antico, detto la Rocca di Pierle; nel Terzo chiamato di Mercatale con casale omonimo, consistente in una vallata situata sulla ripa sinistra del Nicone intorno a un piazzale, in cui è una cappella succursale della parrocchia di S. Maria a Lisciano, antico capoluogo di Mercatale. L’altro Terzo, chiamato di Danciano, risiede nella parte più montuosa, presso cui esistono gli avanzi di un fortilizio con chiesa parrocchiale (S. Biagio), alla quale è riunita la soppressa cura di S. Donato in Val di Vico posta a settentrione della suddetta rocca.
La chiesa dedicata alla Madonna del Carmine in Mercatale è ad unica aula con abside. Internamente è intonacata e tinteggiata.
La facciata è caratterizzata da spioventi diversi e di differente pendenza oltre che da una cornice spezzata che prosegue come gronda nei prospetti laterali della chiesa. Il paramento murario della facciata è in pietra vista con due file separate di mattoni in basso; il portale con elementi in pietra levigata è sormontato da una lunetta semicircolare con immagine della Madonna e del Bambino donata dagli organizzatori della festa al sasso di S. Donnino; in alto si apre una finestra oculare.
Il presbiterio è rialzato di due gradini e separato dall'aula sia da un grande arco trionfale che da una balaustra in cemento, mentre le pareti laterali e l’abside sono provvisti di finestre arredate con vetrate decorate.
Presenta due altari contrapposti in navata, quello di destra dedicato alla Sacra Famiglia decorato con un’immagine della Stessa in mattonelle di maiolica; subito dopo salendo verso l’altare maggiore troviamo una tela con la Madonna con Bambino in trono tra le nubi con angeli e ai suoi piedi Sant'Antonio d Padova.
Nel presbiterio troviamo un altare in muratura (adeguamento degli anni 1970-80) decorato con due tele, a destra Madonna in gloria tra San Francesco e San Carlo Borromeo, a sinistra Assunzione in cielo di Santa Chiara.
Accanto alla porta della Sacrestia, nella parete sinistra, una tela con la riproduzione dell’immagine di Santa Margherita da Cortona.
Scendendo nella parete sinistra troviamo l’altare della Resurrezione raffigurata in maiolica inserite in una cornice costituita da un finto tempio di arenaria rifinito con colonne e capitelli di acanto. L’altare ha una dedica ai caduti dell’ultima guerra ed è corredato lateralmente da due lapidi commemorative con i nomi dei soldati deceduti.
Scendendo ancora, nella parete di sinistra, si trova una immagine di Maria del Carmine in maiolica, datata 1920, che è stata posta a ricordo di quanto fu fatto il nuovo portale in pietra della Chiesa.
Il campanile a torre con decorazioni in mattoncini rossi è retrocesso nella parete destra.
La chiesa ha una copertura costituita da falde inclinate a capanna sostenute da capriate lignee.
