Si tratta della più importante e meglio conservata testimonianza architettonica dell'epoca longobarda ed è particolarmente importante perché segna la convivenza di motivi prettamente longobardi e una ripresa dei modelli classici, creando una sorta di continuità aulica ininterrotta tra l'arte classica, l'arte longobarda e l'arte carolingia e ottoniana. L'insieme fa parte del sito seriale "Longobardi in Italia: i luoghi del potere"

È composto da un'aula a base quadrata con una spaziosa volta a crociera, che si chiude con un presbiterio, più basso, diviso da coppie di colonne in un loggiato a tre campate con volte a botte parallele. Il lato ovest era l'antica parete d'ingresso e su questo lato rimangono ancora cospicui resti di una straordinaria decorazione a stucchi e ad affresco. L'abside era anticamente decorata a mosaico, ma oggi non ne resta traccia.

Attualmente al Tempietto si accede dall'ingresso all'ex monastero e vi si esce attraverso una passerella a strapiombo sul Natisone, non esistente in origine, che conduce all'uscita attraverso la sagrestia e a un ingresso secondario ricavato nella parete del presbiterio. La cappella è formata da un alto volume centrale che costituisce l’aula, sulla cui parete di fondo vi è il portale di facciata riccamente ornato, ora chiuso e comunicante con il convento; qui si trova la cantoria in legno risalente al Quattrocento. Il presbiterio è suddiviso da quattro colonne binate e da due pilastri rettangolari, che scandiscono tre vani con volta a botte, ed è separato dall’aula dal parapetto dell’iconostasi.

La lunetta della porta è incorniciata tra intrecci di vitigni con grappoli. Al centro è raffigurato Cristo tra gli Arcangeli Michele e Gabriele, mentre nello stesso registro si trova una fascia affrescata con Martiri. Sopra la lunetta del portale si sviluppa un elaborato fregio di viticci, realizzato a giorno, incorniciato da rosette entro cui erano sistemate perle vitree.

La parte più interessante è comunque il Fregio al livello superiore, liberamente sovrapposto agli elementi architettonici dell'edificio come le finestre. Qui si trovano sei figure a rilievo di Sante, in stucco, eccezionalmente ben conservate: le loro monumentali figure sono da collegare ai modelli classici, riletti secondo la cultura longobarda. I panneggi delle vesti riccamente decorate hanno un andamento accentuatamente rettilineo che ricorda i modelli bizantini, dai quali però le Sante si distaccano per il maggior senso del volume e per il verticalismo, ulteriormente marcato dalla lunghezza delle pieghe delle tuniche.

La decorazione a stucco è rimasta incompiuta sulle pareti laterali ed era in origine parzialmente colorata. La cappella è ornata da alcuni cicli di affreschi realizzati in epoche diverse: se ne conservano frammenti staccati anche nella sagrestia e nel museo cristiano del Duomo.