Le prieuré situé sur une terrasse qui surplombe la vallée de la Têt comprenait deux parties ; l’église Sainte-Marie et la partie monastique développée autour d’une cour.

L’entrée dans l’église s’effectue par un portail localisé en façade Ouest. Deux inscriptions funéraires en latin sur des plaques en marbre à gauche du portail permettent de connaitre le nom de deux prieurs du prieuré, en fonction au XIIIe siècle. La première traduite est la suivante : « + L’an 1282 de la naissance du Seigneur, la veille des calendes de mars (28 février), quitta ce monde, Bertrand de Trillà, prieur du Saint-Sépulcre. Ici enseveli, qu’il soit couronné au paradis ! Qui dira : amen, y soit appelé par Dieu ! ». La seconde indique « L’an du Seigneur 1288, le 14 des calendes de novembre (19 octobre), est décédé Dom frère Jacques d’Apiera, prieur de Marcèvol. Que son âme repose ! ». Les plaques correspondent à des cavités murales, qui conservent les ossements des défunts.

Le portail Ouest est composé d’un linteau monolithe et d’un tympan lisse en marbre blanc, ainsi que de trois arcades avec un couronnement décoré en dents d’engrenage en marbre rose de Villefranche-de-Conflent. La porte est en bois et à deux vantaux probablement datés de la deuxième moitié du XIIe siècle, avec des fausses pentures en fer décorées de volutes, certainement postérieures à la construction de l’édifice. Un bandeau qui longe la façade Ouest sépare le portail d’une fenêtre oblongue de même style. Il vient souligner l’encadrement en plein cintre de deux fenêtres latérales au portail. La partie supérieure de la façade Ouest comprend un clocher-mur asymétrique, dû à un élargissement vers le Sud effectué entre les XIIIe et XIVe siècles, constitué de quatre longues baies (deux grandes et deux petites) terminées par un arc légèrement outrepassé. Une petite cloche en fonte est abritée dans la baie centrale.

Cette partie de la façade Ouest est en pierre de taille provenant de la carrière del Pedrar (serait située non loin du site), essentiellement du granit et du tuf travertin. Elle se distingue de son prolongement, constitué d’un parement en pierres équarries disposées en opus spicatum en partie basse. Ce parement délimite les bâtiments conventuels développés perpendiculairement à l’église, probablement édifiés lors de la première phase de construction du prieuré. Il possède à l’extérieur très peu d’ouvertures en dehors d’une porte en plein cintre (actuelle entrée principale pour les visites guidées) et d’une fenêtre quadrangulaire protégée par des barreaux. La partie supérieure conserve les vestiges d’une bretèche qui devait s’accompagner d’un chemin de ronde, témoin de la construction au XIIIe siècle ou au XIVe siècle d’une enceinte défensive. De plus, la façade conserve deux meurtrières à droite de la porte en plein cintre. C’est effectivement au cours du XIVe siècle que l’ordre fut donné à de nombreux villages de fortifier les enceintes, notamment par le roi d’Aragon.

La délimitation Sud des bâtiments réservés à l’habitation est de même typologie que le prolongement Ouest. Elle dispose de plusieurs archères de type XIIe siècle en partie basse, qui présentent une fente appareillée en pierres de taille, contrastant ainsi avec le reste du parement. L’intérieur du mur d’enceinte conserve des trous de boulin, surmontés de deux bandeaux de pierres de granit, qui matérialisent certainement un ancien niveau. En effet, cette partie abritait un bâtiment destiné à l’exploitation agricole, probablement construit après la révolution.

La façade Sud de l’église comprend une porte à linteau droit et arc de décharge en granit, qui permettait à l’église de communiquer avec les bâtiments du prieuré. Le tympan de la porte conserve des traces de peintures qui représentent la croix du Saint-Sépulcre. Un oculus mouluré et désaxé par rapport à la porte surmonte cette dernière ; il est entouré d’un bandeau saillant et de corbeaux de pierre, qui pourraient correspondre à l’emplacement d’une galerie claustrale.

L’entrée Nord probablement construite lors du réaménagement de l’ensemble en exploitation agricole et restaurée dans les années 1970, conserve un puits qui permettait de capter les eaux d’une source souterraine. Elle permet d’accéder aux anciennes salles conventuelles, dont l’une aujourd’hui utilisée dans le cadre des séjours. Celle-ci garde encore les traces d’un enduit de couleur ocre, qui correspond à l’emplacement d’une citerne disparue.

La façade Est du prieuré présente des remaniements importants, avec l’ajout en partie basse de petites ouvertures rectangulaires. Des trous de boulins, probablement datés des XIIIe et XIVe siècles ponctuent la façade, appareillée en grande partie en opus spicatum. Au-dessus d’une première porte en plein cintre (remaniement du XVIe siècle ?), trois archères encadrées de blocs de granit ont été restaurées dans les années 1970. L’une de ces archères est surmontée d’une ouverture carrée, soulignée par un corbeau saillant en granit, qui peut correspondre à un ancien pigeonnier ou à un dispositif d’écoulement des eaux pluviales. Le reste de la façade semble avoir été remodelé au XVIe siècle, avec une élévation sur trois niveaux. Le rez-de-chaussée comprend une porte en plein cintre qui conserve un encadrement de claveaux taillés dans du granit. Cette porte correspond à l’entrée d’origine du prieuré ; l’ancien chemin de Marcevol à Vinça est en effet situé dans son prolongement. Au premier étage, les fenêtres conservent des volets bois (XVIIIe ou XIXe siècles ?), contrairement à l’unique fenêtre du dernier étage, dépourvue de panneaux. L’appareillage de cette partie constitué de matériaux locaux (schiste et granit), a été recouvert d’un enduit de protection et d’un crépi.

L’église a la particularité d’être à trois nefs, dont la centrale en plein cintre possède deux arcs doubleaux au niveau du choeur et est terminée par une abside en cul-de-four. Cette dernière est caractéristique de l’architecture lombarde, avec un chevet décoré d’arcatures aveugles et percé de trois fenêtres oblongues à ébrasement. Un oculus a été percé au niveau du mur qui surmonte l’arc de l’abside.

Les collatéraux sont séparés de la nef centrale par une rangée de trois piliers carrés reliés entre eux par des arcades légèrement brisées. Le collatéral Sud est voûté en demi-berceau et terminé par une absidiole. Il comprenait des arcs doubleaux, qui ont été supprimés lors de la reconstruction de la voûte26. Les piédroits qui soutenaient ces arcs sont encore conservés. La partie Nord de l’édifice a également été remaniée, avec la suppression de l’absidiole et la transformation du bas-côté en petites chapelles après 1496.

En dehors de la fresque de l'abside partiellement conservée et du portail en marbre rose de Villefranche-de-Conflent, l’église se caractérise par une sobriété décorative caractéristique de la règle de Saint-Augustin suivie par les chanoines du Saint-Sépulcre. L’intérieur est dépourvu de mobilier, en dehors d’une grande cuve baptismale en granit visible sur la première chapelle latérale droite. L’église possédait également un bénitier roman en marbre rose de la fin du XIe siècle qui avait été dérobé (à une date indéterminée) ; lors des travaux de restaurations effectués entre 1980 et 1987, une partie de ce bénitier a pu être récupérée.

Le retable du maître-autel qui se trouve actuellement dans l’église paroissiale de Marcevol depuis la révolution française, fut achevé en 1527, pour la somme de 69 livres et 6 sous. Il s’agit de l’oeuvre du peintre et sculpteur Jacques Forner, actif à Vinça. Partiellement reconstruit au cours du XVIIe siècle, le retable a fait l’objet d’une dégradation au rasoir dans les années 1940-1950, puis d’une restauration dans les années 1980 par Christian Logier. La statue de la Vierge à l’Enfant sculptée par Jacques Forner se trouve dans la niche centrale, encadrée de quatre panneaux représentants l’Annonciation, l’Ascension, la Nativité et la Pentecôte. Le panneau de la Résurrection surmonte la niche. Les saints Pierre, Sébastien, Eulalie (première patronne d’Arboussols) et Julien sont représentés sur la prédelle, au milieu d’un décor gothique du XVIe siècle.