L'Église, composée d'une seule nef et d'un sanctuaire rectangulaire, est située sur un terrain en pente surplombant le fleuve Douro. La façade principale se trouve donc à une hauteur inférieure par rapport au sanctuaire. Cet aspect est compensé à l'intérieur par les deux marches qui permettent de passer de la nef au sanctuaire.
La partie extérieure affiche de manière plus évidente les éléments qui nous permettent d'affirmer que cette Église est construite à une époque plus tardive de l'art roman portugais, car elle comporte déjà certains éléments qui caractériseront la première campagne d'art gothique rural.
La façade principale se détache d'emblée car elle est organisée en quatre phases délimitées par trois moulures placées dans la continuité des impostes du portail principal, de la fenêtre supérieure et de la base de celle-ci.
La façade se compose également de deux baies qui se superposent - le portail et la rosace protogothique, formée de cercles -, une structure assez rare dans la région, qui nous renvoie immédiatement à l'ancienne Cathédrale de Coimbra.
La sculpture des chapiteaux du portail, avec des motifs végétaux et floraux, annonce déjà une nouvelle esthétique, celle du style gothique, puisque les motifs, déjà assez naturalistes, sont très collés à l'évasement. Les élégantes colonnes qui les soutiennent rappellent également cette nouvelle phase de l'histoire de l'art du Moyen Âge.
Si l'aménagement de la façade nous renvoie à la persistance des formules romanes, certains éléments la composant sont une preuve évidente de l'introduction de nouveaux modèles esthétiques.
Le tympan du portail principal, considéré par Vergílio Correia (1888-1944) comme le meilleur exemple de ce genre parmi les églises contemporaines de la région Nord du Portugal, affiche une croix percée, très ornée et remarquablement élaborée.
Trois curieux corbeaux exhibant des visages humains sculptés et difficiles à dater encadrent le portail.
Les portails latéraux, nord et sud, confirment la présence de l'esthétique de la première campagne d'art gothique rural. Les deux portails déchirent l'épaisseur des murs et présentent un tympan plat reposant sur des corbeaux.
Plus élaboré, le portail nord est composé de deux archivoltes entourées d'un arc échiqueté extérieur, qui autrefois était protégé par un porche, comme en témoignent les corbeaux qui persistent encore au milieu de la façade.
D'étroites ouvertures, caractéristiques de ce genre de construction et plus larges à l'intérieur, s'ouvrent sur les deux élévations.
L'Église de Barrô exhibe une grande variété de modillons. Du côté nord, ils sont richement décorés, tandis que de l'autre côté, ils sont essentiellement lisses.
À l'intérieur, le granit s'impose et les dimensions de la nef et du sanctuaire, en particulier en termes de hauteur, annoncent déjà l'art gothique. Ce fait est confirmé par l'arc triomphal à large ouverture qui, malgré les éléments esthétiques romans des chapiteaux, annonce déjà une autre liturgie.
Légèrement brisé, l'arc triomphal est composé de deux archivoltes et entouré à l'extérieur d'une frise à entrelacs. Documenté, le chapiteau du côté de l'Évangile affiche une scène de chasse, dont le personnage principal est un homme qui joue un cor de chasse et tient une lance dans sa main droite. Le cor de chasse était normalement utilisé pour transmettre des signaux en cas de danger.
À droite, un quadrupède (peut-être un bovidé) et de l'autre côté, un personnage qui semble armé d'un bouclier dans sa main droite et d'un gourdin dans sa main gauche. Le thème de la chasse, en tant qu'allégorie de la lutte contre le mal, est également représenté sur le chapiteau de l'autre côté, où un sanglier est attrapé par une patte et une oreille par deux quadrupèdes, peut-être deux chiens.
Le sanctuaire est composé de trois travées voûtées, définies par deux arcs doubleaux reposant sur des colonnes adossées au mur. Toutefois, seuls les chapiteaux de l'arc central sont ornés, tandis que ceux du dernier arc sont lisses. La dernière travée résulte d'un agrandissement de l'abside pour abriter plus harmonieusement le spectaculaire retable principal de style baroque.
Il convient de noter la différence de taille et de couleur des pierres de taille de cette dernière travée. Ainsi, ces deux chapiteaux du chevet, ornés de motifs végétaux, taillés en chanfrein, rappellent l'esthétique sculpturale de l'époque romane du groupe qui s'est développé à partir du Monastère de Paço de Sousa (Penafiel).
Après la période de l'art roman, c'est surtout pendant la période baroque que l'Église de Barrô fut soumise aux plus grandes transformations. Après une décoration particulièrement centrée sur la pierre, il s'en suivit une longue période au cours de laquelle l'horreur du vide transforma les murs blanchis à la chaux ou dépourvus de décoration en scénarios de bois doré et peint, à l'image de l'époque où les hommes cherchaient à chorégraphier le divin.
Dans le sanctuaire, le retable de style johannique occupait tout le mur du chevet, s'adaptant, dans sa grammaire scénographique, à l'arc brisé pour former une composition entre deux styles.
La Vierge de l'Assomption succéda à Sainte-Marie médiévale pendant l'époque moderne. La Vierge occupe la place centrale du retable principal et incarne le même style en bois sculpté.
Toujours dans le sanctuaire, l'ensemble sculptural du Calvaire, de grandes dimensions, composé du Christ crucifié, de la Vierge et de Saint-Jean l'Évangéliste, est bien mis en évidence. Bien que l'origine de que cet ensemble soit inconnue, il s'adapte à l'esprit baroque et au style décoratif du retable principal, qui fut probablement commandé à la même époque.
Dans la nef, il n'y a que deux retables latéraux : l'un dédié à la Vierge de la Pitié et l'autre, symétrique, aujourd'hui dédié à la Vierge et l'Enfant. En 1758, le retable de l'époque était dédié à l'Enfant Jésus et au martyr Saint-Sébastien.
Enfin, il faut mentionner la présence de nombreux acronymes sur les pierres de taille qui composent l'Église de Barrô.