É uma construção ampla e de arquitectura simples. Apresenta planta longitudinal, composta pelo rectângulo da nave a que se justapõe o quadrado do átrio e sala da irmandade. À nave adossam-se dois anexos: a sacristia e um corpo intermédio que estabelece a ligação entre esta e uma torre que permite o acesso à sala da irmandade. Ao átrio encontra-se adossado um corpo de planta quadrangular, a já referida torre. Esta torre sugere uma construção inacabada pela marcação parietal de dois sucessivos arranques não concluídos e pela sobreposição às cantarias de um dos arcos do átrio, apontando para uma construção posterior, o que é estranho uma vez que sem a torre não seria possível o acesso à sala da irmandade. Apresenta uma pequena estrutura sineira, no terraço que lhe serve de cobertura, desfasada do resto do edifício e que provavelmente datará do século XIX.

No interior, segue a tipologia das igrejas pertencentes às Misericórdias: uma única nave com cobertura de madeira, sem diferenciação estrutural a assinalar a capela-mor, existe apenas um desnível de 7 degraus sobrelevando o altar, para melhor visualização dos ofícios religiosos a partir da varanda da sala da irmandade.

Segundo a tradição oral, esta igreja teria feito parte do antigo palácio dos Infantes de Beja, onde teria nascido D. Manuel I (1469). A inexistência de provas documentais ou arqueológicas não nos permitem confirmar essa suposição, no entanto, nas imediações da igreja existem alguns elementos construtivos que indiciam a existência de uma importante construção, da qual, provavelmente a igreja faria parte.

A Igreja da Misericórdia foi recuperada e adaptada para albergar o Núcleo de Arte Sacra do Museu Municipal de Alcochete, que aqui se encontra desde 1993. Reúne um espólio essencialmente composto por pintura abrangendo todo o período compreendido entre os séculos XVI e XX, sendo de destacar o retábulo maneirista da autoria de Diogo Teixeira e António da Costa e a Bandeira da Misericórdia atribuída a Francisco Campos.