La fachada del templo es de estilo plateresco; se diseñó con base en las construcciones italianas del siglo XVI, de ella sobresalen trabajados en piedra rostros angélicos, r osetones y conchas marinas que se encuentran adosadas a las columnas y los frisos. Al costado derecho del edificio se localizan la capilla abierta y el acceso al claustro, que está repartido en dos pisos y que guarda en sus muros los frescos realizados en la época colonial. La planta baja del edificio conventual y de la iglesia fueron construidos en 1560, mientras que el claustro alto fue añadido en 1580. En su interior el convento cuenta también con arte sacro elaborado por el pintor flamenco Simón Pereyns.

En las paredes de los pasillos se aprecian desdibujados los frescos que hace más de cinco siglos cubrieron el total del aplanado; en aquel entonces, los frailes evangelizadores entrenaban a los nativos de las tierras conquistadas para decorar los muros de iglesias, conventos y monasterios; los artistas que hacían dichos trabajos eran conocidos como tlacuilos.

La decoración mural del convento se divide en tres periodos: el primero corresponde al claustro bajo, donde los tlacuilos representaron el edén. Un jardín denso y abundante en plantas y árboles curativos, crece en torno al árbol de la vida -un zapote-, de los medallones que ostentan los escudos de Jesús, María y de la cruz (cuya devoción conduce a la vida eterna). De las ramas del guayabo, el cacao y la vid penden monos, tlacuaches y loros entre magueyes y nopales. Se descubren también águilas, serpientes y conejos que parecen guiar a la vista para conducirla por los caminos que ascienden al paraíso, en ese mundo unidimensional lleno de mensajes, magia, mitos, espiritualidad y fusión ideológica y cultural.

Una hermosa escalera conecta ambos claustros; en ella sólo se conservan las pinturas del techo, un medallón deja ver a un pelícano que alimenta con su corazón a tres polluelos; la imagen simboliza el aislamiento de los frailes, al tiempo que les advierte sobre los peligros existentes en parajes desconocidos; el medallón es enmarcado con zacate retorcido como emblema del lugar en donde se ubica: Malinalco.