La façade est percée de trois ouvertures permettant l'accès dans l'église. Le portail principal est surmonté d'une fenêtre gothique de deux lancettes. Le tympan est décoré d'une croix grecque inscrite dans une gloire rayonnante, avec en son centre une main, deux doigt levés, signe indiquant la supériorité de celui qui enseigne. A l'intérieur une nef avec deux collatéraux, celui du nord est doublé par des chapelles. Des liernes relient les clefs de voûte décorées d'armoiries. Au centre de la tribune de l'orgue, une peinture en grisaille sur une toile marouflée représente le roi David assis dans une grotte. Une chapelle est dédiée à St e Potentienne, seconde patronne de Châtillon-Coligny. Dans la chapelle du Sacré Cœur, des panneaux de lambris du XVIIe provenant du château des Coligny.
