La chapelle, voûtée sur croisée d'ogives, greffée au sud de la travée de chœur sont à dater de la seconde moitié du XVe siècle, voire du début du XVIe siècle. Le reste du bâtiment est attesté du début du XIXe siècle, à savoir la porte d'entrée avec son encadrement à pilastres et fronton, la nef, couverte d'un plafond et pourvue d'une tribune, l'arc brisé donnant accès à la travée de chœur et la chapelle nord, reconstruite pour être aussi semblable que possible à celle du sud. Cette architecture forme un plan en croix latine. N’oublions pas le clocher trapu au-dessus du chevet et la sacristie à sa droite.

L’unique et vénérable cloche date du XVII° siècle et pèse cent livres de plus que sa devancière, le fondeur ayant ajouté du métal. Elle est classée à l'inventaire des monuments historiques.

Contrairement à d'autres églises dont le mobilier a été dispersé dans le courant du XXème siècle, l'église de Vermelle, présente beaucoup de mobilier dont la plus grande partie est du début du XIXème siècle. Parmi les pièces intéressantes, on peut noter deux bannières de procession et deux autels en bois polychrome dans un bon état de conservation. L'église présente aussi une chaire très fine, des bancs et un confessionnal bien restauré. Un des bénitiers est réputé venir de la Commanderie du Temple de Vaulx.

L’Eglise est entourée de son cimetière.

L’Eglise est labellisée « Patrimoine en Isère ».

L'Association pour la Protection de l'Eglise de Vermelle assure l’entretien du monument.