Edifiée en pierres de cailloux siliceux et pierres de taille pour les fenêtres, la chapelle mesure 21m de long et 7m de large. Si elle n'a rien de remarquable, elle est toutefois dotée dans la nef de 12 fenêtres en plein cintre, dont les ébrasements intérieurs sont terminés par une moulure arrondie, ou boudin. Cette finition, plus soignée que celle des autres édifices de la région, correspond bien à cette époque avec une architecture romane typique de la fin du XIIe.
DECLIN
Située hors les fortifications du bourg, la chapelle a par la suite subit toutes les dégradations lors des sièges de Châteauneuf et maintes réparations s'en suivirent, surtout sur la charpente. En 1741 c'est même une restauration complète qui est menée "Du règne de Louis XV cette chapelle fût rétablie en 1741 par Dom Descorches, prêtre titulaire et par Dom Dubosc, prêtre et chanoine de l'Abbaye de Bonneval, et par les soins de Porchevillain garde-marteau." (responsable du marteau de fer avec lequel les officiers des Eaux et Forêts marquaient les arbres à couper lors des ventes et adjudications)
Au cours de sa période de déclin, l'office religieux y est rarement célébré et confié au curé de Thimert, qui perçoit pour cela une faible rétribution. Le 20 juillet 1700 il "réclama 60 livres pour 12 ans, à raison de 100 sols par an, pour avoir dit et célébré en la chapelle du prieuré les premières vespres la veille de la fête de Saint- Thomas, et le lendemain matines, grand messe et vespres."
Lors de la Révolution, la chapelle est vendue comme bien national le 12 mai 1791, à un nommé Pierre Helloin. Puis convertie en grange, elle doit à sa solidité d'avoir gardé ses principales caractéristiques.