La iglesia, de planta rectangular, mide exteriormente 8,39 m por 16,11 m. El revestimiento de los muros está realizado con bloques cuidadosamente escuadrados, con juntas de mortero mínimas, a diferencia de los demás espacios del complejo arquitectónico.
La entrada original está situada al suroeste donde se ha incorporado al resto de edificios. El portal está actualmente desprovisto de elementos decorativos, pero las reparaciones del muro cortina superior con un dispositivo de “opus incertum” en contraste con la forma de “opus regularus” sugieren que la puerta estaba rematada por un pórtico semicircular o un arco de media luna.
Una vez pasada la puerta se accede al nártex, dividido en tres partes por dos arcos que descansan sobre dos semipilares hacia la entrada y sobre dos pilares en el lado opuesto. Incluso los arcos, de medio punto y perfil ligeramente elevado, revelan, en su perfecta estereotomía de formas, el mismo cuidado que el revestimiento mural.
La reutilización de los espacios para fines forestales y pastoriles supuso la modificación de la espacialidad interior, en particular mediante la separación del nártex de la sala.
En la zona del presbiterio, en el muro sur de la iglesia, se abre la entrada al hipogeo.
La planta eclesiástica es tipológicamente similar a las iglesias bicelulares con cúpula en línea, si bien una serie de indicios sugieren la presencia de una única celda cupular correspondiente al santuario y la bajada a la cueva.
Algunas soluciones formales evidentes como la planta del ábside, la gran atención prestada a la estereotomía de las formas, la planta bicelular, situarían la iglesia de S. Angelo hacia mediados del siglo XII.
Comparaciones interesantes son la iglesia de S. Valentino en Bitonto (siglo XI), la iglesia de S. Rocco en Turi (siglo XII), la iglesia de Ognissanti en Valenzano (1080) o la iglesia de Santa Margherita en Bisceglie (1198).