L'església de Santa Maria de Palau de Rialb es troba enlairada i voltada de camps de conreu. És una església de planta basilical de tres naus, originalment amb voltes de canó i arcs torals i formers sobre pilastres cruciformes, capçada per tres absis. L'absis N convertit en sagristia. Al segle XV es va esfondrar la volta i la coberta es va substituir per una encavallada de fusta. Arcuacions tot al llarg del mur S en els ses dos nivells, com que la resta del mur N romànic. Porta de ponent amb impostes i arcades decorades amb dents de serra. Porta també de mig punt a ponent i una altra al mur de migdia. Campanar de paret de dos ulls a ponent sobre la finestra espitllerada del cor. Absis central amb tres finestres i decoració d'arcuacions amb finestres cegades entre lesenes. Absidioles amb finestra central i arcuació única entre lesenes.