L’église orientée ouest-est et voûtée en berceau, comprend une nef unique terminée par un chevet plat. Elle dispose d’une chapelle latérale au nord et d’un clocher élevé sur la travée du chœur. En façade sur rue du Canigou, la volumétrie a été reprise postérieurement afin de faciliter le passage des véhicules. Le mur présente une unique ouverture de taille réduite sous l’avant-toit.

De plan carré, le clocher est bâti en légère pente sur deux niveaux, dont le premier accessible en face sud-est, est actuellement investi par un atelier de mosaïque/sculpture sur verre. Les ouvertures de ce premier niveau ont été restaurées, tout comme celles de l’étage supérieur. Chaque face est composée d’une haute baie à arc cintré, avec un linteau et des jambages harpées en cayrous. Un petit escalier droit accolé au soubassement est de l’église, donne accès au cimetière primitif de Casteil. Le départ de l’escalier était à l’origine matérialisé par un petit portail intégré dans un mur maçonné en pierre sèche (voir la carte postale citée dans l’historique). La question de transférer le cimetière à l’extérieur du centre du village a été décidée en juin 1909, par délibération de la commission sanitaire de la circonscription de Prades. En effet, le premier cimetière présentait un état déplorable en raison de du caractère très meuble de la terre. L’assemblée du conseil municipal de la commune a donc voté le 3 juillet 1909 le projet de translation du cimetière à une distance de 100 m minimum des habitations, dont le sol devait être le plus sec possible. Ainsi, le choix s’est porté sur un terrain avec arbres fruitiers au lieu-dit Al Camp dell Coumpagou, appartenant initialement à M. Henri Bohère [A.C : Registre des délibérations. 1902-1931]. L’avant-toit du clocher se distingue par une corniche à trois rangs de briques. La toiture à quatre pans égaux, possède des arêtiers en tuiles canal, reliés à un faîtage terminé par une croix en fer forgé. Sa couverture est protégée par des plaques de zinc ou de cuivre, contrairement à celle de la chapelle (double pente) formée de tuiles mécaniques.

L’entrée dans l’église s’effectue en façade occidentale par une porte à deux battants en bois cloutée et ornée de pentures en fer forgé, à encadrement en plein cintre formé de blocs taillés de granit. Celle-ci est surmontée d’une baie géminée oblongue, dont les ouvertures reliées entre elles par un pilier carré sont encadrées de cayrous. L’écoinçon supérieur est percé d’un oculus, tandis que les linteaux sont rehaussés d’un rang de briques décoratives, ainsi que de deux rangs de cayrous en saillie et en plein cintre formant une archivolte.

À l’intérieur, un bénitier taillé dans du granit est placé à proximité de la porte d’entrée. Cette partie de l’église est surmontée d’une tribune en bois, accessible par un escalier quart tournant. La tribune partant de mur à mur, est supportée par un pilier de section circulaire en bois, sur lequel est fixée une statue en bois de la Vierge Marie. Les baies précédemment décrites qui donnent sur la tribune ont des vitraux contemporains, également rehaussés de cayrous.

Les voûtes de la nef et de la chapelle latérale sont ornées de peintures contemporaines relatant la légende de Guifred II de Cerdagne, dont certainement l’épisode relatif au meurtre de son neveu, à la suite de sa défaite face aux Maures. Peints en blancs sur des fonds unis colorés, les personnages ainsi que les décors se dégagent de l’ensemble par l’application des contours noirs. En dehors de l’iconographie liée à la légende, des personnages saints se distinguent au sud de la nef et la représentation de la Vierge à l’Enfant dans la voûte de la chapelle. Par ailleurs, une croix chrétienne se distingue sur la partie sommitale de la voûte, au côté de créatures fantastiques (dont un dragon) peintes en rouge sur un fonds vert.

Le tombeau du comte Guifred et de son épouse est intégré dans le mur sud de la nef. Il prend la forme d’une niche en arc brisé, à claveaux de pierre de taille (marbre blanc, gris et rose de Villefranche-de-Conflent). Il repose sur un pavement de marbre blanc mouluré, lui-même supporté par un soubassement en marbre rose. À l’intérieur se trouve un bénitier creusé dans la pierre et une plaque funéraire de Pierre de Sahorre, abbé de l’abbaye Saint-Martin du Canigou, sous la forme de deux blocs superposés. Ces derniers possèdent la gravure suivante, dont les lettres sont peintes alternativement en rouge et bleu : « Anno Domini MCCLXXXIII quinto kaleudas novembris, obiit Dominus Petrus de Saorra – Abbas istius monasterii cuius anima requiescat in pace Amen ». Il comprend également un bas-relief représentant la cérémonie des funérailles de l’abbé et un blason en losange aux armes de l’abbé « d’or à un château de gueules ».

Deux autres niches sont placées de part et d’autre de la nef, dont l’une en plein cintre dans la continuité du tombeau de Guifred. La seconde niche creusée au nord est de taille réduite.

La chapelle latérale septentrionale est voûtée en plein cintre et dispose d’un arc diaphragme. Elle comprend une petite baie, dont les blocs de marbre blanc formant l’encadrement extérieur rappellent la typologie des meurtrières rencontrées sur le territoire. Une seconde ouverture éclaire le chœur, qui présente un important voûtement cintré. Celui-ci abrite le retable du maître autel, précédé de deux rangs de marches et placé sur le côté gauche d’une seconde entrée au clocher, matérialisée par une porte en bois à lames verticales. Les bas-côtés des marches présentent un sol humide, certainement lié à des remontées capillaires de l’eau. Ce phénomène naturel doit être surveillé, afin de prévenir la détérioration intérieure de l’église.

Enfin, le sol de l’église présente un dallage de différents types de marbre, dont le marbre rose. La maçonnerie de l’église est en moellons et galets de rivière (granit, gneiss), liés à un mortier de chaux.