Comme toutes les églises chrétiennes, l’église de Chaligny est orientée selon un axe est-ouest, le choeur regardant le soleil levant : la lumière qui jaillit des ténébres symbolisant le Christ, ou regardant vers Jérusalem.
Bien qu’elle ait été construite pendant la période gothique, l’édifice adopte le plan de la basilique romaine, dont les constructeurs des églises romanes se sont inspirés : forme rectangulaire terminée à une extrémité par un mur courbé en hémicycle. (Les collatéraux n’existaient pas au moment de sa construction en 1530). L’église a davantage la forme d’une église des 11ème et 12ème siècles que du 16ème siècle, car elle n’a pas de transept. Peut-être a-t-elle été simplement reconstruite sur son ancien emplacement ?
L’autel est installé dans le choeur. Au Moyen-Age, le choeur est souvent érigé sur une crypte où se trouvent les reliques d’un saint.
Les reliques d’Amon, évêque de Toul vers le 5ème siècle, étaient conservées à l’église de Chaligny et faisaient l’objet d’un culte particulier. Ce saint était censé préserver des fièvres et de nombreux pélerins venaient invoquer sa protection. Les reliques ont disparues à la Révolution. Il n’est pas possible d’affirmer, à l’heure actuelle, qu’il y ait jamais eu une crypte sous le choeur de l’église.
Le clocher est une tour carrée, vestige de l’église primitive.
A gauche de l’entrée principale, un escalier étroit et pentu permet d’accéder à la tribune (où se trouve l’orgue) et aux cloches.
Le mur gauche sur lequel s’appuie l’escalier de pierre est le mur primitif de la tour carrée qui fait office de clocher.
L’escalier a été tellement utilisée que la pierre des marches est usée.
La voûte est sur croisée d’ogives, et les piliers n’ont aucune ornementation.
La dentelle de pierre des fenêtres gothiques est de forme relativement recherchée.
Le grand portail est composé de voussures sur piedroits, et le tympan qui comportait les armoiries de Marguerite de Neufchâtel-Montaigu et de Henri de Thierstein ont été détériorées pendant la Révolution. Au centre du tympan, il est possible d’apercevoir la trace d’une croix pattée. Le portail est censé être la porte de la Jérusalem céleste.