La chapelle des thermes s'ouvre vers le nord et présente un plan en croix latine. Elle se compose d'une nef, terminée par une abside aveugle semi-circulaire, et d'un transept à deux bras courts dont les pignons sont surmontés de croix. Deux petites annexes occupent l'’espace compris entre les bras du transept et le chevet. La nef est couverte d'un toit à longs pans et croupe ronde en ardoise. Les toits en bâtière des bras du transept et ceux en appentis des annexes sont couverts de tuiles plates mécaniques.

La nef est éclairée par une fenêtre en plein-cintre de chaque côté. Les bras du transept sont éclairés par des oculi dans les murs pignons. L'’oculus de la façade occidentale est occupé par une horloge. Cette façade est surmontée par un petit clocher-mur percé de deux arcades dont seule celle de gauche accueille une cloche. Une croix est disposée au-dessus du clocher-mur.

L'ornementation de la façade est très réduite : base d'un mètre de haut, faux chainage d'angle, faux appareil de pierre et porte encadrée de deux pilastres supportant un arc.

L'intérieur est plus richement orné que ne le laisserait supposer la façade. La couverture, en voûtes d'arêtes, est faite d'un lattis (comme le montre une chute de plâtre). Les travées sont séparées par des arcs doubleaux en plein-cintre prolongés par des pilastres lisses allant jusqu'au sol. Les travées ainsi délimitées sont alternativement larges (en plein cintre) et étroites (arcs brisés).

L'ornementation de la nef est faite de fausses ogives en staff, couvrant les arêtes des voûtes des deux travées les plus larges (dont la croisée), avec une fausse clé de voûte annulaire et des peintures ornant les arcs doubleaux (trois compartiments bleus encadrés de rose).

Le choeur est l'espace le plus orné. Il est séparé de la nef par une grille et surélevé de deux marches. La partie inférieure des murs est peinte en marron, pour évoquer un lambris bas. L'élévation est ornée de six pilastres cannelés, qui délimitent cinq compartiments, peints en faux marbre jaune. Une niche, aujourd'hui vide, est percée dans l'axe central Un cadre rectangulaire rouge et or souligne sa présence. Les pilastres supportent un entablement fait d'une baguette, d'une frise bleu ciel, et de denticules. Le cul de four est compartimenté en onze segments, séparés par douze moulures, qui se rejoignent pour former un demi-oculus au sommet. Peint sur un fond jaune évoquant l'or, les compartiments sont ornés de motifs de candélabres en grisaille avec quelques fleurs peintes au naturel.