Obecna świątynia jest częściowo drewniana, a częściowo murowana. Drewnianą nawę o konstrukcji zrębowej wzniesiono w XVI wieku. Jej ściany zewnętrzne są obite pionowymi deskami. Z tego czasu pochodziła także pierwotna wieża na planie kwadratu o pochylonych ścianach. W 1782 roku, podczas restauracji kościoła, przebudowano wieżę i nakryto ją kopulastym hełmem z iglicą. Do nawy od południa przylega drewniana kruchta z 1924 roku. Do drewnianej nawy dobudowano w 1931 roku murowane prezbiterium i kaplicę od północy. W XIX wieku wzniesiono także murowaną kaplicę zwaną Kaplicą Duninów. Ufundowała ją wdowa po ówczesnym właścicielu Głębowic, Tytusie Duninie. Na elewacjach prezbiterium i kaplic umieszczono płyty epitafijne zmarłych z rodziny Duninów i Pisarzowskich. Kilka takich płyt znajduje się także wewnątrz kościoła.

Ciekawostką jest, że kościół w latach 1560–1659 służył jako zbór kalwiński, ponieważ Głębowice były ważnym ośrodkiem kalwinizmu. W latach 1602–1612 działał tutaj Bartłomiej Bythner, wybitny pisarz kalwiński.

Warto także zwrócić uwagę na kamienną płytę nagrobną przedstawiającą postać rycerza z mieczem i tarczą. Płytę tę przeniesiono w 1854 roku z elewacji jednej z kaplic i wmurowano w słupek bramy ogrodzenia kościoła. Przedstawia ona Jakuba Gierałtowskiego, sędziego oświęcimskiego, zmarłego w 1546 roku. Jest to jedna z najstarszych płyt nagrobnych w Małopolsce. Przy kościele zachowało się także kilka nagrobków.

Obiekt znajduje się na Szlaku Architektury Drewnianej.