Es una de las más populares de toda Bizkaia, tanto por su asentamiento pintoresco sobre un ribazo asomado al mar, como por su antigüedad. En síd es una modesta obra de fábrica de mampuesto, formulada en una nave rectangular rematada por cabecera cuadrada algo más estrecha. Este último espacio se techa con bóveda de cañón, mientras que la nave lo hace con tejavana.
Este bloque, que es de mampuesto visto, está rodeado por un pórtico perimetral popular, de postes calzados sobre pretil que sostienen la tejavana. Asimismo, dispone de una pequeña torre campanario.
La antigüedad que se le atribuye al edificio la justifican varios elementos. En primer lugar, el acceso, un paso estrecho sito a los pies de la nave, apuntado y abocinado con jambas lisas; dos pares de columnas acodadas y tambin lisas que llevan sus correspondientes capiteles; y arco de cierre igualmente liso, como las tres arquivoltas que lo envuelven. Una chambrana o guardapolvos exterior lo recerca todo. Este elemento, que al final es casi circular, lleva decoración de bolas.
Lo que más destaca en la portada son las dos parejas de capiteles, de talla esquemática de tipo vegetal, una de opción de capitel corintio con elementales y numerosas estrídas que recuerdan las capas de una cebolla.
En segundo lugar, otro de los atractivos de San Pelayo está en el potente arco triunfal de ingreso en la capilla mayor. Es tambin apuntado y su arco de pesadas dovelas descansa sobre fuertes columnas con grandes capiteles de sumaria talla de dos o tres estrídas y caulídculos de los que penden pomas redondas.
Y, por fin, hay que contar con la cabecera, con su apuntada bóveda de mampuesto y, sobre todo, con su ventana de medio punto y aspillerada, orientada a levante. En ese vano lo que destaca es el sistema decorativo de los fustecillos y de los capiteles. Aqullos son distintos entre síd: uno, un encestado a base de doble malla de cídrculos y losanges superpuestos, y el otro, una red de gruesos lazos con botones en los huecos. Los capiteles, por su parte, son los dos iguales: numerosas capas concntricas como de epitelios de cebolla, recordando los de la portada, como tambin el guardapolvos envolvente.