L'église est située un peu en retrait au nord de la route, en contrebas, et aujourd'hui relativement à l'écart du village. Elle suit un axe nord-est sud-ouest. La partie de la nef la plus proche du chœur est maçonnée en moellons de calcaire, non enduits, ébauchés ou équarris, où les blocs hétérogènes sombres et clairs alternent. Quelques rares blocs de grès y sont inclus. Seul le côté nord de la nef est flanqué de contreforts. L'emploi de pierres de taille beaucoup plus homogènes et de plus gros appareil manifeste l'allongement de la nef dans la partie la plus sud-ouest. Certaines pierres portent des marques de tâcherons. La nef supporte un toit à long pans couvert en petites tuiles écaille. Elle est percée de trois baies voutées en plein cintre, portant des verrières. Un clocher est érigé au dessus du chœur, couvert d'un toit à deux pans selon la même orientation que la nef, à pignons couverts. Il est percé de baies doubles sur chacun de ses quatre côtés. Une baie est occultée en partie basse, à l'aplomb du clocher sur le coté sud. Deux contreforts épaulent les murs du chœur. Au chevet, un appentis très remanié, partiellement enduit d'une imitation de pierres abrite une sacristie, couverte en tuiles mécaniques. Le portail en anse de panier percé à mi-hauteur d'un oculus central torsadé est surmonté d'un fronton triangulaire orné d'une croix. Au dessus, le pignon couvert est lui-même percé à mi-hauteur d'un oculus central, au sommet de l’axe formé de la rose et de la croix. Sur le pilastre cornier droit flanquant le portail, se trouve cette inscription : "posée par Msr Vaulot Cre Fçois maire de la commune de Demangevelle en avril 1822".

Au sud se dresse une croix.

Le plan intérieur est simple : nef unique sans délimitation ni piliers, éclairée par trois baies, sans transept ni bas côtés, avec une tribune, couvrement en arc déprimé. La rose au-dessus du portail est torsadée. Le chœur est à deux travées, vouté d'ogives, percé de deux portes de part et d'autre de l'autel et du retable 17ème siècle (classé). Celle de gauche est surmontée d'une niche contenant la lampe de sanctuaire. Dans la première travée, se trouve une porte latérale à gauche et une baie bouchée à droite. Deux niches sont aménagées dans les murs latéraux de la dernière travée : celle de droite est trilobée. Les chapiteaux sont à crochets.