La Iglesia está construida en la parte baja de una ladera, desde la que se desarrolla el pueblo de Villalbilla hacia el valle que se extiende a sus pies. Tiene, por tanto, una presencia dominante en el paisaje, tanto por su ubicación como por su volumen, que puede apreciarse desde una considerable distancia.
Es una construcción de planta basilical de tres naves, la mayor sobresaliendo ligeramente en altura con respecto a las laterales. El ábside es recto, de dos tramos de crucería y rematado con contrafuertes de sillería en las esquinas. Se encuentra girado con respecto al resto del templo aproximadamente dos grados.

La torre está adosada a la cabecera, al lado del Evangelio, como contrafuerte de la fábrica según los esquemas medievales.

Adosado a la fachada sur (Epístola) se encuentra el atrio formado por cinco arcos de medio punto de sillería labrada.

La sacristía se dispone en un volumen situado en el lado contrario a torre, adosado a la cabecera y guardando continuidad con la fachada del pórtico. La planta de este cuerpo no forma una figura regular y sus muros no guardan paralelismo ni con los de cabecera ni con el cuerpo de naves.

Adosada a la nave del Evangelio se encuentra la Capilla del Cristo, construida en el siglo XVII según algunos autores, si bien posee una lápida con una inscripción que fecha su construcción en 1.764. Es de planta cuadrada con cubierta originalmente a cuatro aguas rematada por una linterna de planta también cuadrada. En el interior se conserva un retablo original, de los 2 que tenía, y está rematada por una cúpula sobre pechinas del XVIII.

Tiene un acceso a los pies de la iglesia mediante una escalera de doble tramo y otro, que es el que se usa habitualmente, a través del atrio sur ya citado, ambos decorados con sendas portadas. El cerramiento a los pies de la iglesia tiene una sencilla portada con pilastras, frontón con hornacina (desprovista de imagen) y arco de medio punto moldurado. Sobre ella un rosetón labrado en piedra, con motivos geométricos gotizantes.

En el acceso del atrio existe una portada plateresca (de transición hacia un estilo más purista) de arco carpanel flanqueado de columnas estriadas de orden compuesto, rematada en frontón con representación en altorrelieve de Dios Padre en actitud de bendecir y medallones de S. Pedro y S. Pablo en las enjutas.

En el interior, ambas entradas disponen de buen cancel, conservando el orientado al sur, la siguiente inscripción: "Se hicieron, estos canceles, siendo cura D. Joseph Briones. Año de 1.749 y mayordomo, de fábrica, Thomas de Casanova, Jua González, he fecit".

Toda ella se encuentra construida en fábrica de piedra caliza, excepto los muros de ladrillo construidos en el presente siglo, de la cabecera y sacristía y los restos de fábricas más antiguas aparecidos en la cabecera durante la ultima intervención.
Los muros este y norte de la cabecera son de mampostería careada sentada con mortero de cal y con verdugadas de doble hilada de ladrillo separadas entre 1 m. y 1,5 m. Los muros tienen en esta zona, un espesor aproximado de 1,60 - 1,70 m., sin embargo es la zona que ha sufrido mayores daños; en el muro cabecero fue reconstruida su fábrica en la mitad sur en fecha desconocida. El muro sur fue reconstruido en ladrillo en este siglo y el muro norte fue objeto de refuerzo mediante armado metálico e inyección en 1.995.

La fábrica de la torre es similar a la de cabecera, pero las verdugadas de ladrillo sólo aparecen a partir de los 6 - 7 m., tal vez desaparecidas por obras de reconstrucción o rejuntados.

Las paredes de las naves son de mampostería concertada, más historiada en la fachada oeste.

Todos los muros, excepto la torre y la sacristía, se levantan sobre una base de sillería y terminan en una sencilla cornisa de piedra.

En el interior, la cubierta de las naves se apoya en arcos de medio punto sobre columnas jónicas.

El coro descansa sobre tres arcos, escarzano el central y de medio punto los laterales. A él se accede a través de escalera situada en la nave de la Epístola.

La armadura de cubierta de la nave mayor es de par y nudillo, con tirantes dobles cada 2,20 m., apoyados en ménsulas talladas. Toda ella de buena factura y con escuadrías suficientes. Las tres naves poseen un artesonado sencillo.

La cubierta de la cabecera es del mismo tipo, si bien al no ser vista su armadura es más irregular, con tirantes sencillos más espaciados, sin arrocabe ni artesonado. La pendiente varía ligeramente con la de las naves manifestándose al exterior. Bajo esta armadura se encuentran las bóvedas nervadas palmeadas, construidas con roscas de ladrillo y apoyadas en los muros laterales. Al camaranchón se puede acceder desde la escalera de la torre, a través de un angosto pasadizo.

La cubierta de la torre es a cuatro aguas cuya armadura fue repuesta en 1996. En los vanos de la fachada sur, en dirección al centro del pueblo, están colocadas 2 campanas de bronce, una mecanizada con motor eléctrico y la otra manual y recientemente se ha colocado una nueva campana en uno de los vanos de fachada sur, como consecuencia de ello se ha suprimido la barandilla de forja casi en su totalidad.

Los vanos, iguales por los cuatro lados de la torre, terminan en arcos apuntados, con alfiz rehundido sin decoración alguna.

El remate de la torre (3,50 mts.) incluso el interior, jambas, etc., se encuentra revestido de un revoco ocre claro, envejecido por la suciedad y pérdida de cromatismo, pero que no presenta ninguna fisura. La cornisa es un sencillo escalonado, confeccionado de ladrillos y revoco.

El acceso a los pies de la torre desde una nave lateral resulta extraño. Es probable que el original se realizase desde el presbiterio, a través del pasadizo que actualmente aparece como una hornacina, por estar tapada su salida.

El interior se encuentra en la actualidad empobrecido por la pérdida de altares, imágenes y ornatos originales que han sido sustituidos por imágenes de nuestro siglo. La advocación de Nuestra Señora de la Asunción estaba acompañada por una variada iconografía (la Concepción, San José, San Roque, San Antonio, San Isidro y San Miguel), frecuente en otras iglesias de la zona.

El retablo del Altar Mayor (del que no hemos encontrado ninguna referencia en archivos) está sin dorar y pudiera ser obra del siglo XVIII.