Orientée Ouest-Est, l’église est constituée d’une nef unique voûtée en berceau légèrement brisé, terminée par une abside semi-circulaire, comprenant un voûtement en cul-de-four. Celle-ci présente une corniche décorée d’une frise de dents d’engrenages, soulignée par un bandeau plat à modillons carrés, au-dessus d’une fenêtre cintrée à double ébrasement.
L’édifice comprend deux chapelles latérales ouvertes au Nord et au Sud. Celle-ci serait postérieure à la septentrionale, comme l’indique l’abbé Cazes dans son guide touristique de la commune de Fillols [A.D.P.O, BIB15513]. En effet, l’église possédait deux lustres au 14e siècle, dont l’un devait se trouver dans la chapelle Nord. Leur pose a pu être réalisée en 1346, grâce à un lègue de 4 deniers par Guillelme Pebernada, femme de feu Pierre Bernat [A.D.P.O, BIB15513].
L’accès à l’intérieur de l’église s’effectue en façade Ouest, après avoir emprunté un escalier circulaire. Le portail d’entrée est constitué d’une porte en bois à tympan lisse, encadrée de trois voussures appareillées en blocs de granit, dont la dernière est ornée de boules en relief au niveau du cavet. Au-dessus de la porte, se trouve une baie axiale en plein cintre à double ébrasement et encadrement en blocs de granit taillés.
Le clocher-tour d’une hauteur de 12 m et accolé à la façade Sud, est construit selon un plan rectangulaire (4,30 m sur 2,15 m). Il comprend deux étages, dont l’inférieur voûté en berceau. L’étage supérieur est percé de baies géminées sur les quatre faces, à colonnettes centrales doubles et chapiteaux sculptés de motifs végétaux. En partie basse du clocher-tour, l’appareillage est en moellons de pierres locales, disposés en assises régulières. De plus, cette partie dispose de meurtrières, qui se distinguent des autres percements (trous de boulins). L’une d’entre elles orientée au Sud, est surmontée par un cadran solaire, portant la devise HORAM, traduite par « voici l’heure qu’il est ».
Des remaniements du clocher ont été réalisés postérieurement à sa construction, notamment une surélévation à maçonnerie constituée de petits moellons irréguliers, qui vient remplacer la partie primitive romane [CCRP. Fillols, Église paroissiale Saint-Félix. 2005]. L’ensemble est surmonté d’un beffroi en fer forgé placé vers 1900 [A.D.P.O, BIB15513], portant deux cloches. Celles-ci ont été réalisées vers 1897 à partir de la fonte d’une cloche datée de 1337, dans l’atelier de M. Vinel, fondeur à Toulouse [A.D.P.O, BIB15513].
L’abside a la particularité d’être composée d’un appareillage de moyens à grands blocs de granit taillés liés au mortier de chaux, tout comme la partie médiane du clocher et la façade occidentale. Il s’agit plus précisément de leucogranite à muscovite, provenant essentiellement du massif du Canigou [LAUMONIER, 2005, p.487]. De plus, les chaînes d’angle du clocher sont également en pierre de taille. La maçonnerie diffère des murs Sud, Nord et Ouest de la nef, principalement appareillés en moellons et galets de granit équarris. Ces deux types de parements décrits, se rattachent aux diverses campagnes de construction qui ont eu lieu au cours de la seconde moitié du 12e siècle [MALLET, 2003, p.203]. La nef présente des bas-côtés appareillés en moellons de pierres liés au mortier de chaux (restauration postérieure), contrairement à la voûte qui est enduite. Des traces de faux-joints matérialisés à la truelle conservés sur une partie du mur Sud, se rattachent à la maçonnerie d’origine. Cette technique consistant à donner un aspect de plus grande régularité des moellons, est caractéristique des églises préromanes. A l’intérieur du mur Nord se trouve une grande niche voûtée en arc surbaissé. Son pendant méridional comprend une chapelle voûtée en berceau plein cintre accolée à la sacristie, probablement datées du 16e siècle [POP. Notice PA00104026]. Un des piédroits de l’entrée à la sacristie garde des traces de peintures murales réalisées dans des teintes grises et blanches.
Enfin, la partie occidentale de l’église abrite une tribune en bois à chevrons taillés en tête-de-chat (19e siècle ?). La couverture de l’ensemble de l’église restaurée dans les années 1950 par l’entreprise Py, est en lloses de schiste.
