Santa María Ozolotepec aparece mencionada en relaciones geográficas del siglo XVI como un importante asentamiento indígena en la región. Es probable que la fundación del templo católico se hiciera en los últimos años de aquel siglo, como visita del convento que los dominicos erigieron en Miahuatlán. En todo caso, se trata de un edificio con valor arquitectónico relevante, emplazado en el centro de una planicie rodeada por elevaciones naturales. El conjunto está compuesto por un atrio y nave sobre un eje oriente-poniente, con sotocoro, baptisterio, presbiterio y sacristía.
El imafronte mira hacia el poniente; aloja una portada compuesta por tres calles en la parte inferior, flanqueadas por pilastras sobre basas, con entablamento y pináculos adosados como remate. En cada calle se aloja una hornacina con imágenes de culto que representan a San Pedro y San Pablo, enmarcadas a su vez con pilastras esbeltas sobre peanas. En el centro se abre el acceso principal con un arco de medio punto. En la parte superior, sobre la calle central, se abre una ventana rectangular abocinada que ilumina el coro, enmarcada también con pilastras y pináculos de remate. Una cornisa horizontal cierra la composición en la parte alta, aunque sobre esta aparece el perfil triangular de la techumbre.
Los cubos de las torres son de un cuerpo, de paramento liso, con un zócalo y molduras de orden clásico en la parte inferior y cornisamiento de remate. Los campanarios se distinguen por ser más estrechos que los basamentos. Es muy probable que sean de una etapa constructiva posterior al resto de la fachada. Estos son de un cuerpo, con vanos para alojar las campanas con arco de medio punto y medias cañas esbeltas sobre basa en las cuatro caras, que rematan en pequeños pináculos piramidales. El remate es un cupulín semiesférico sobre tambor octagonal de escasa altura.
Las fachadas laterales son paramentos lisos de proporción horizontal, divididas por contrafuertes hasta dos tercios de su altura, en cinco tramos. En el costado sur se abren ventanales abocinados de forma en el segundo y cuarto entre eje; en el tercero se abre el acceso lateral en un arco muy rebajado, enmarcado por una portada de características ornamentales y manufactura similares a las del imafronte. El costado norte tiene el mismo lenguaje formal, aunque la distancia entre los contrafuertes es distinta al lado sur.
En la intersección de la nave con la torre se encuentra adosado el cuerpo que aloja el baptisterio, con un ventanal de iluminación y cubierta en forma de bóveda vaída. También es en esta zona donde se desarrolla la escalera de una rampa que llega al coro por el exterior. En el cuarto y quinto entre eje están adosadas la antesacristía, en un cuerpo de planta rectangular con cubierta de una vertiente.
El muro testero tiene contrafuertes anchos en las aristas y un vano al centro, enmarcado por pares de pilastras muy esbeltas a cada lado y un doble cornisamiento superior.
Los muros y contrafuertes están constituidos con mampostería de piedra y adobe. Las cubiertas de la nave y sacristía son de estructura de madera y lámina galvanizada como recubrimiento.
En el interior se encuentra el sotocoro y el coro en un primer tramo, con estructura de vigas de madera y tablas, soportadas por zapatas empotradas a los muros y dos columnas también de madera en el tercio central. Estos elementos, al igual que el barandal de protección, están tallados de manera elaborada con magnífica manufactura. Hacia el norte está el baptisterio.
En el interior de la nave los paramentos son lisos, profusamente decorados con pintura mural de excelente calidad y retablos laterales de estilo barroco sobre bancos de mampostería.
El piso es de tablones de madera. La estructura de la cubierta está oculta por la viguería horizontal al nivel de los tirantes y una cama de tablas apoyadas en zapatas talladas con pinjantes que dan a la cubierta un efecto de vibración y levedad, característico del periodo barroco en América.
El presbiterio está precedido por un arco triunfal de medio punto sobre pilastras, ornamentado con casetones en el intradós y pintura mural en las enjutas. En el interior aloja un retablo barroco de buena manufactura, aunque en muy mal estado de conservación. La luz natural que procede de los vanos laterales contribuye a acentuar el efecto de desmaterialización de la estructura y de fuerte contraste que se busca con la ornamentación.
El espacio de la sacristía es austero. Los paramentos están aplanados y pintados a la cal. La viguería de la cubierta queda expuesta. Aloha imágenes y piezas de mobiliario de buena calidad.
