L’ermita de la Mare de Déu del Castell de Sant Llorenç de Montgai disposa de la protecció de Bé Cultural d’Interès Nacional. Es tracta d’un temple d’una sola nau, de planta rectangular, amb un absis semicircular a llevant. La nau està coberta amb una volta de canó lleugerament apuntada, reforçada per dos arcs torals que descansen sobre pilastres i divideixen la nau en dos espais idèntics.
La porta d’accés, situada al mur de ponent, es troba desplaçada de l’eix central i està resolta amb un arc de mig punt adovellat. Es conserven tres finestres, situades a l’absis i al mur sud, i una altra al mur de ponent, geminada amb una columna amb base, fust octogonal i capitell esculpit, que sembla haver estat reaprofitada d’una altra construcció. A la façana sud es distingeix una arcada apuntada que probablement obrien cap a una capella lateral, de la qual no se’n conserven traces.
El perímetre exterior de l’ermita presenta una cornisa superior motllurada, que a la façana principal marca la coberta de dues aigües. A la vessant sud de la coberta hi ha un campanar d’espadanya de doble obertura amb arcs de mig punt i teulada plana.
L’objectiu de la restauració ha estat garantir la funcionalitat de les cobertes per evitar filtracions d’aigua i restaurar l’espai interior de l’ermita. L’obra ha recuperat el nivell original de la coberta de la nau i ha restaurat la coberta de l’absis, les façanes i l’interior de l’edifici mitjançant una actuació mínima. Els criteris d’intervenció s’han basat en la legislació de patrimoni i han seguit actuacions respectuoses, integradores de tècniques i materials constructius tradicionals, utilitzant materials propis de l’edifici, de la zona, i compatibles amb l’entorn i el medi ambient, per garantir la conservació de les característiques originals de l’ermita.
