La iglesia y el convento están antecedidos por un gran atrio rectangular en dos niveles, al cual se tiene acceso por una escalinata y una puerta de tres arcos, con una bella fuente y una cruz de notable manufactura que anteceden al ingreso principal.
La fachada principal del conjunto está formada por el templo, el portal de la portería y los restos de la construcción original del convento.
La fachada sufrió importantes modificaciones durante el siglo XIX. Del siglo XVI solo se conserva la composición sobre la puerta principal, con el vano de coro con arco de medio punto sobre sencillas impostas y la cornisa superior. El primer cuerpo de la fachada es de orden jónico; dos columnas estriadas flanquean la puerta y el arco de medio punto del acceso, con decoraciones almohadilladas sobre las pilastras adosadas y el entablamento de cierre. El remate de la fachada es de forma curvilínea, en dos cuerpos, y una cruz de hierro al centro.
Sobre el lado izquierdo se encuentra la base de la torre del campanario, compuesta por dos cuerpos de base ochavada y diferente proporción; cada cara tiene un vano alargado con arco de medio punto y cornisa perimetral, que remata con un cupulín de forma circular. Su construcción data del siglo XVIII.
La planta del templo es rectangular, cubierta con bóveda de cañón original destruida por un incendio. A los lados de la entrada principal, bajo el coro, hay un bautisterio y una pequeña capilla techada también con bóveda de arista. El muro testero, con ábside plano, tiene un altar de estilo neoclásico.
La construcción conventual no fue modificada, por lo que conserva aún varios de sus caracteres originales, como la fuente hexagonal con estilizadas figuras de leones en el patio central, un pequeño museo de piezas arqueológicas y la 'celda de Zumárraga' en la planta alta. El claustro consta de dos galerías, alta y baja, cubiertas con bóveda de cañón y decoradas con pinturas murales, que se comunican al patio con vanos de arco rebajado y pretiles de piedra en los predominantes muros. Todo es de firme mampostería recubierta con estuco y decoraciones pictóricas. En la planta baja se conservan los confesionarios construidos en el espesor del muro de la iglesia. En la planta alta son de interés los restos de decoración que cubrían las bóvedas y los enmarcamientos de varias puertas labradas en cantera.
A la llegada de los españoles, Ocuituco era cabecera importante de los pueblos tributarios de Xochimilco. Fue el primer convento fundado por los agustinos en 1534, cuando el pueblo era encomienda del arzobispo Zumárraga, hasta que en 1544 fue despojado de él, obedeciendo las 'nuevas leyes'.
