un'ampia scalinata conduce al sagrato antistante la chiesa a cui è strutturalmente annesso, sulla sinistra, il corpo di fabbrica della canonica. La facciata in mattoni a vista è compresa tra pilastri angolari a tutt'altezza e, in alto, il profilo a capanna del tetto è rimarcato dal cornicione modanato e dalla sottostante teoria di archetti pensili, che prosegue su tutti i lati dell'edificio. I prospetti sono caratterizzati, oltre che dall'uso del mattone a vista, dal ritmato susseguirsi di lesene a tutt'altezza che ripartiscono le superfici, anticipando all'esterno la ripartizione interna della navata in campate. Al centro del fronte principale, compresi entro una grande arcata cieca, stanno il rosone polilobato e il portale strombato, coronato dalla statua del Sacro Cuore di Gesù; nella lunetta è inserito un bassorilievo raffigurante Cristo tra i Santi Pietro e Paolo. Una bussola in legno con ante specchiate funge da filtro tra l'esterno e l'aula; questa è a navata unica con pianta rettangolare, coperta da tre volte a crociera. Gli esili costoloni delle volte scendono fino a terra addossandosi ai semipilastri che suddividono lo spazio in tre campate, di cui quella centrale lunga il doppio delle laterali. Sul fondo conclude l'aula un'abside semicircolare coperta con catino a vele. Una porta sulla parete sinistra del presbiterio collega la chiesa con la sacrestia e la canonica. Illuminano l'interno, oltre al rosone, le molteplici monofore e bifore aperte sui fianchi e nell'abside. Struttura il tetto è sostenuto da capriate in legno; all'interno il controsoffitto in cannucciato disegna tre volte a crociera. Cornici e portale della facciata sono in cemento prefabbricato. Il manto è in coppi. Elementi decorativi nella parete sopra l'altare si trova il dipinto della Vergine del Carmelo, attribuibile al pittore Pompeo Morganti ed eseguito nella terza decade del Cinquecento come pala d'altare della primitiva chiesa dei Padri Carmelitani al Prelato. Oltre alla Vergine, sono raffigurati i Santi carmelitani Angelo, Alberto, Elia ed Eliseo. Inginocchiata è Caterina d'Alessandria, molto venerata da questi religiosi, mentre l'altro personaggio inginocchiato potrebbe essere Costantino Comneno (1456-1530) che nel 1514 ottenne da Leone X la signoria di Fano. Lateralmente vengono presentate dieci scenette, testimonianze di pericoli scampati per intervento della Vergine.
V. Belgatto, 77 - Fano (PU)