L'église, troglodyte et orientée au nord-nord-ouest, présente un plan de type allongé, avec un clocher derrière la façade. Elle est constituée d'un unique vaisseau qui est long de quatre travées, et se termine par un chevet à fond plat.
Elevation extérieure :
La façade simple, est ouverte par un portail sous fronton cintré classicisant. Son clocher se présente comme une tour de section carrée avec des abat-sons sur chaque face.
Le toit est en appentis, accroché à la falaise.
Le mur ouest de la chapelle est construit selon la technique du colombage, par
une ossature de bois remplie de matériaux de construction amalgamés. Le chevet n'est pas ouvert.
Elevation intérieure :
à un seul niveau de grandes baies cintrées ornées de vitraux. La structure de bois qui forme la charpente est entièrement apparente tant dans le couvrement que dans les organes de support. Le reste de la structure interne de la chapelle est composée par la roche de la falaise elle-même.
Étapes de construction :
La chapelle est construite à l'emplacement d'un ermitage troglodyte qui avait déjà creusé un édifice au XIIIe siècle.
La partie maçonnée, le toit de chaume et le clocheton en bois de marronnier, remontent au début du XVIIIe siècle, et s'appuient sur une construction antérieure datant du milieu du XVIe siècle.
Histoire :
L'église était autrefois sous le patronage du seigneur de Belbeuf et a longtemps été un lieu de pèlerinage pour les malades de la peste.
Selon la légende, deux ermites, Onumphe et Pancrace, qui s'étaient retirés dans une grotte visible encore aujourd'hui près de la chapelle, aidèrent une jeune fille à se marier en se plantant des aiguilles sous la chair. Leur invocation ayant fonctionné, ils connurent dès lors dans la région une grande popularité.
C'est en 1557 qu'une chapelle fut creusée dans la caverne des ermites et qu'un prieuré fut édifié. L'ancien presbytère est aujourd'hui une habitation privée. La chapelle du XVIe siècle fut en grande partie détruite avant la reconstruction du XVIIIe siècle.
Le pèlerinage dans l'espoir d'une guérison se perpétue au XXe siècle. Ainsi, le médicament "La Jouvence de l'Abbé Soury" utilise l'église Saint-Adrien pour illustrer l'un de ses livrets publicitaires en 1930. Il est indiqué que l'abbé Soury fut nommé après 1764 "chapelain du prieuré des RR. PP. Augustins de Saint-Adrien".
La chapelle est laissée à l'abandon et tombe en ruine dans les années 1970. Les murs à colombages étaient alors recouverts de plâtre.
L'Association des Amis de la Chapelle de Saint-Adrien-Belbeuf, créée en 1980, s'attache à faire revivre l'édifice. Ils organisent en effet des expositions afin de récolter des fonds pour la restauration et l'entretien de l'édifice.
Les artistes exposés participent également à la préservation de ce lieu en offrant à l’association une partie de leurs œuvres. Les fonds ainsi collectés servent à la restauration et à l’entretien de la petite chapelle.
En juin 2015 grâce à cette opération, une partie de la charpente en bois qui avait été dévorée par des insectes xylophages, a été refaite et traitée.
