El Templo conventual se ubica en el centro mismo del Convento, rodeado por las distintas dependencias en las que se desarrolla la vida de los religiosos. Esta distribución sigue una intuición de la fundadora del Carmelo Descalzo, Santa Teresa de Jesús, que explica la estructura de nuestra alma “como un castillo todo de diamante, en el que hay muchas moradas en torno a la principal, que se encuentra en el centro de todas y es adonde pasan las cosas de mucho secreto entre Dios y el alma, porque es la morada de Dios”. Una marcada simplicidad de estilo clasicista, y una tremenda funcionalidad caracterizan el tono en esta construcción.

La planta de cruz latina es profundamente simbólica, porque en la cabecera se encuentra el Sagrario con la reserva del Santísimo Sacramento, indicando que Cristo es nuestra cabeza. Los fieles se colocan todos dentro de la cruz, para significar que cada uno de nosotros es un miembro del Cuerpo de Cristo.

Se cubre por bóvedas de cañón que confluyen en el crucero, donde se alza una cúpula de media esfera sobre pechinas. La cúpula simboliza el cielo, que desciende sobre la tierra en la Casa de Dios. La decoración, en estuco, está concebida a la clásica, con una ordenación de pilastras bajo un entablamento que recorre todo el edificio. Los Ángeles que decoran las cornisas y los Santos de las hornacidas nos recuerdan que la Iglesia del Cielo (Ángeles y Santos) se une a la de la tierra durante la celebración del culto.

Preside la cabecera un retablo neoclásico que representa la Transverberación, experiencia mística de Santa Teresa en la que sintió como un ángel le atravesaba el corazón con un dardo, y a la cual está dedicado el Monastario. Completan el programa decorativo las emblemáticas figuras de la Virgen del Carmen, San José, San Elías y San Juan de la Cruz, en las hornacinas del crucero, y las pinturas en las pechinas, sobre la vida de Santa Teresa.

A los pies de la Iglesia se encuentra una capilla-panteón, que alberga los restos de treinta y cinco frailes de la provincia de Carmelitas Descalzos de Aragón Valencia, víctimas de la persecución religiosa en 1936. Muchos de ellos fueron moradores del Desierto de las Palmas en algún momento de su vida. Su causa de canonización está en una fase muy avanzada y pronto gozarán del honor de los altares.

La Orden Carmelita, desde sus mismos origenes, ha conservado una profunda huella oriental en el arraigo a la vida eremitica. No es casualidad el hecho de que el Profeta Elías paradigma de hombre orante y contemplativo en el Antiguo Testamento, sea considerado como inspirador de la Orden, como queda reflejado iconográficamente en su escudo. Este aparece rematado por un brazo derecho que porta una espada de fuego, en alusión a algunos episodios de su vida. Como él se retiró a la oración solitaria en el Carmelo, los Carmelitas siempre han favorecido las experiencias de oración silenciosa y contemplativa.

El Desierto de las Palmas se encuentra salpicado de ermitas, antros o grutas, pilares devocionales y capillas que extienden la espiritualidad más allá de los muros del convento, jalonando y dando un encanto especial al paraje. En su día estuvieronprovistos de infinidad de placas cerámicas, imágenes inscripciones, como narra Eugenio Noel en su obra España, nervio a nervio: "A cada momento, en los recodos y en las encrucijadas de este laberinto ideal surgen edificaciones, casitas, fuentes y pequeñas construcciones de ladrillo y cal con inscripciones azulejos y versos".

En tiempos llegó a haber hasta trece ermitas, de las cuales posee abundante documentación el Archivo conventual: "La del Carmen, que fue costeada por D. Bartolome Celma, quien dio 200 libras para la construcción.. La Ermita de la Virgen de Montserrat fue fundada por D. Andrés Montserrate, Gobernador de Castellón, y después regente del Consejo superior de Aragón... La Ermita de la Virgen de los Desamparados fue fundada por el R. P. Fr Francisco de S. José...".

Las ermitas suelen tener una morfología de capilla cuadrangular con espadaña, a veces flanqueada por una galería cubierta para resguardo del sol y la lluvia. Su interior, por norma general, se compone de un oratorio, un dormitorio, una cocina y una salita de trabajo. En ellas, los religiosos se determinados periodos del año, durante los cuales seguían el mismo horario de oración que el convento. Para dar fe de que así era tañian las campanas de las ermitas, a modo de respuesta, a las horas marcadas.

Las ermitas del Desierto son uno de los atractivos más pintorescos para el visitante, pero, ante todo, lo más importante es que cinco de las ocho que hoy se conservan siguen manteniendo vivo el espíritu de Elías en el Carmelo, cumpliendo con su ancestral cometido: acoger a personas que desean orar y meditar en soledad durante algún tiempo.

El Archivo , la biblioteca y el museo son tres de los más destacados valores culturales del Desierto de las Palmas. Entre sus fondos se conservan documentos y libros de gran valor histórico, a pesar de la destrucción y expolio en sucesivas guerras. Un enorme fondo documental y bibliográfico que la Comunidad se esfuerza por estudiar, catalogar y conservar, como testigos que son de la relevancia histórica y cultural del Desierto de las Palmas.

En el Archivo podemos encontrar Bulas Pontificias, cédulas notariales reales, ordenanzas militares y eclesiásticas, actas testamentos... Lo más interesante es todo lo que se refiere a la historia del mismo Convento, que conserva todos los permisos fundacionales, el libro de becerro, los libros de actas, los de profesiones y tomas de hábito, los libros de difuntos y los de las cuentas, entre otros muchos manuscritos e impresos.

La Biblioteca no se queda atrás en cuanto a cantidad y calidad de contenidos. Entre sus estantes se hallan incunables, semiincunables, interesantes libros de grabados, las ediciones príncipe de las obras de Santa Teresa de Jesús (1588) y las de San Juan de la Cruz en francés (1622), así como obras que se escribieron en esta misma casa, entre ellas dos vidas autógrafas del Hermano Bartolomé de la Santísima Trinidad, uno de los fundadores del Desierto.