Elías Tormo la definió así: "Es la más típica iglesia de Madrid y la más sencillamente bella de las del reinado de Felipe IV, por su arquitectura y su decoración dentro del protobarroco". Las trazas fueron hechas por el arquitecto jesuita Hermano Francisco Bautista y el arquitecto y pintor Sebastián de Herrera Barnuevo, para formar parte del conjunto de San Francisco el Grande. La sacristía, que durante años se atribuyó a Teodoro Ardemans, fue proyectada por Marcos López en 1685 y realizada por José de Arroyo. La Capilla está formada por tres partes perfectamente diferenciadas tanto en planta como en alzado, dispuestas linealmente: el atrio, la iglesia propiamente dicha y la sacristía. El atrio como filtro entre el espacio público y el religioso, también comunica con San Francisco.
La iglesia tiene una sola nave, con tres tramos cubiertos con bóvedas de cañón con lunetos, el crucero destacado en planta y cubierto con gran cúpula sobre pechinas y el presbiterio, desde el que se accede a la sacristía. Esta última está formada por dos espacios rectangulares: la antesacristía y la sacristía. Por tal motivo, el edificio forma un alargadísimo rectángulo, construido perpendicularmente a la fachada de San Francisco el Grande y que exteriormente presenta una volumetría muy clara que refleja esa disposición, coronada por el tambor de la cúpula cubierta con esbelto chapitel.
La decoración interior responde a ese primer barroco donde destaca el baldaquino del Altar Mayor, en jaspe y madera, también proyectado por el Hermano Bautista y realizado por Juan Ursularre en el año 1664. Después de una desafortunada reforma interior, se acometió la reconstrucción y restauración de toda la capilla.