La struttura della Chiesa è costituita con corsi irregolari di mattoni e blocchi in pietra, materiale di recupero e in diversi punti è stata utilizzata la tecnica a sacco; in pietra sono anche i cantonali.
Il tetto è sostenuto da capriate di legno, internamente celate alla vista da un controsoffitto piano in camorcanna affrescata. 
La facciata ha un profilo a capanna ed è caratterizzata dal portale architravato in pietra bianca, sormontato da una finestra riquadrata in laterizio. Tangente al portale è un archetto a sesto ribassato in mattoni, proprio di una preesistente porta d'ingresso. Sul lato destro è affissa una croce in pietra bianca.  
Dai fianchi della chiesa sporgono i piccoli volumi semicircolari delle nicchie interne. Sul retro si erge un campanile a vela in laterizio intonacato, con coppia di monofore centinate e tre campane.  
Una cantoria priva di organo attraversa la controfacciata; sotto la balconata in legno dipinto una nicchia centinata ospita, sul lato sinistro, il fonte battesimale.  
Un arco trionfale a sesto ribassato ci introduce al presbiterio con pianta rettangolare, sopraelevato di un gradino che consente un agevole svolgimento dei riti.  
In ottemperanza alla riforma del Concilio Vaticano II, una mensa in pietra bianca è stata collocata al centro dello spazio liturgico, di fronte al preesistente altare maggiore, rivolta verso l'assemblea riunita. 
La copertura è a cupola affrescata; delle due finestre laterali del presbiterio, quella di sinistra è cieca.  
Sulla parete di fondo domina l'altare maggiore in muratura marmorizzata, di fronte al quale è stata collocata la nuova mensa eucaristica rivolta verso i fedeli. Una porta a sinistra conduce alla sacrestia dotata anche di ingresso autonomo; la porta di destra conduce a un piccolo edificio a un piano utilizzato come circolo ricreativo. A sinistra della chiesa è situata l'ex canonica a due piani, ristrutturata agli inizi del Duemila. 
All'esterno della Chiesa, lato presbiterio, esiste una pietra che riporta la data "1745", probabilmente la data originaria di costruzione.
Castelgagliardo ha un ché di romantico, si compone unicamente d’una abitazione e della Chiesa intitolata alla Madonna del Carmine e di una possente cinta muraria dalla quale spuntano qua e là delle grosse e splendide querce.