D’estil Gòtic, té planta rectangular amb murs i contraforts, encara que sense obertures. Presenta una coberta dentada a l’exterior formada per voltes de creueria. L’accés es fa mitjançant una porta de mig punt que estava precedida per un pòrtic que actualment ha desaparegut. Tampoc es conserven altres construccions auxiliars que completaven el conjunt, com l’ermitori, la sagristia o les cavallerisses.

A l’interior, l’ermita posseeix una sola nau de tres trams i presbiteri. Es conserven dues claus de les voltes, representant una l’escut dels Borja-Gil d’Oms i l’altra la Verge amb el Nen. L’ermita de Santa Anna va estar a punt de desaparèixer per ser substituïda per un repetidor elèctric, però, afortunadament, la pressió popular i mediàtica va aturar aquesta iniciativa. A la dècada dels 80 de segle XX l’edifici va ser restaurat, restituint el seu caràcter arquitectònic singular.