La facciata è suddivisa in due ordini. L’ordine inferiore è scandito da quattro doppie lesene sovrapposte, culminanti con capitelli dorici in pietra arenaria, al cui centro è collocato l’ampio portale modanato, nella parte superiore, con una cornice in cotto. Nel fregio del cornicione sovrastante è dedicata, con grandi lettere di bronzo, l’iscrizione VIRGINI MARIA CARMELITARUM MATRI DICATUM. L’ordine superiore è suddiviso da tre grandi specchiature nella cui parte centrale è collocato il finestrone rettangolare, anch’esso modanato nella parte superiore da una cimasa curvilinea che contiene una lapide iscritta (D.O.M. DIVO ILARO PATRONO ET). Ai lati due pareti a giorno curvilinee raccordano il prospetto inferiore, più largo, a quello superiore. La facciata culmina in un aggettante timpano al cui centro campeggia il grande cartiglio in pietra arenaria con al centro dipinto il simbolo dei Carmelitani; coronano ai lati due obelischi e al centro il pilastrino con croce in ferro.
Il sagrato della Chiesa conserva ancora integra la caratteristica pavimentazione del XVIII secolo, realizzata in ciottoli di fiume allettati nel fondo sabbioso con la tecnica a coltello e disposti in modo da formare elaborati motivi geometrici.
L’abside pentagonale, che mantiene ancora le sue forme originarie, venne sopraelevata di qualche metro per consentire l’innalzamento delle murature nel XVIII secolo. Ancora evidenti nella tessitura muraria sono visibili i tamponamenti degli oculi ovali cinquecenteschi. Il fianco nord-est, che si affaccia sul Pavaglione, mantiene ancora per un alzato di 5 metri la struttura muraria del XVI secolo. Le aperture circolari, che illuminavano le cappelle laterali, sono state tamponate nel XVIII secolo per consentire, all’interno, la realizzazione delle ancone degli altari laterali. Ben conservato appare l’arco a tutto sesto in cotto dentellato del portale d’ingresso cinquecentesco posto sul lato nord-est. Il lato sud-ovest dell’edificio è addossato lo slanciato chiostro cinquecentesco, sorretto da colonne e capitelli fittili intonacati in superficie.
Il campanile, risalente alla seconda metà del XVI secolo, venne sopraelevato alla fine del XVIII secolo e arricchito da uno sporto le cui cornici aggettanti sposano le sagome curvilinee della facciata. Il rivestimento in rame della cuspide è attribuito a un intervento dell’ingegnere ferrarese Giuseppe Campana, che lo rivestì verso la fine del XVIII secolo.