Era la capella del Castell de Cartellà, situada just davant de l'accés al recinte fortificat. La nissaga dels Cartellà apareix documentada des de l'any 1107.  No és però fins l'any 1238 que trobem documentat el seu castell i la capella de Santa Maria.

És un edifici d'una sola nau coberta amb volta de canó, reforçada per tres arcs doblers. Aquesta volta és de perfil rebaixat, probablement corresponent a la reforma que va patir el temple, quan es va sobrealçar.

Com el castell, actualment l'església és utilitzada per a usos agrícoles, motiu pel qual ha patit nombrosos afegitons, especialment visibles en el sector de ponent i en la capçalera, totalment deformada per la part exterior. Aquests afegitons ens impedeixen veure el perímetre complert de l'absis semicircular.

La porta d'accés es situa en el mur sud. Originàriament estava formada per un arc de mig punt adovellat, que va ser parcialment mutilat en modificar la porta i donar-li forma rectangular.

Encara es conserven dues de les finestres originals del temple, de mig punt i doble esqueixada. Una està situada en el mur sud, prop de la porta d'entrada. L'altra es troba en el mur oest.