El edificio del Palacio se estructura con cuatro crujías dispuestas entorno a un patio central cuadrado al que se abre el corredor de madera sobre columnas de orden toscano, concepción espacial de tradición renacentista. Este caso, se vuelve a reflejar en la disposición de las crujías al exterior. Dos torres enmarcando la fachada y tramo central de matizada expresión barroca. El cuerpo central utiliza de forma alternada sillar y sillarejo sin enlucir.
En el tramo inferior vuelve a surgir el motivo de la arcada, que da paso a un amplio zaguán en el que convergen la puerta principal y otra lateral, enmarcadas por arco de medio punto y, algunas ventanas abocinadas hacia el interior. Debemos destacar en este punto, la labor realizada por el arquitecto D. Joaquín Cores Uría y su hermano decorador D. José Ramón Cores Uría, y en la actualidad sus descendientes, que supervisaron y dirigieron las obras de restauración durante las últimas cinco décadas. La Capilla de Santa Ana es uno de los ejemplos más destacantes se darán en el S. XVIII, comenzando en el mismo 1700 con la del palacio de Meres, puesta bajo la advocación de Santa Ana.
El impulso de su construcción se debió al Marqués de La Paranza. Los trámites se rigieron por su hermano, abad de Santa María Real de Arbás, D. Francisco Argüelles Meres. Se contrató la obra con los arquitectos: Pedro Fernández Lorenzano y Pablo de Cubas Caballos, y Miguel de Sierra, los dos primeros ya muy conocidos por haber actuado en obras de interés en el Principado, y el último más desconocido por ese tiempo. Se concebía como iglesia parroquial aunque se hacía junto al palacio y de inmediato sería adosada a él por unas dependencias que lo ponían en comunicación directa con la parte alta del coro. La planta la envió desde Madrid el citado D. Antonio y tras su revisión por los arquitectos se hicieron sus condiciones de obra.
En ellas, como era usual, se habla principalmente de asuntos de puro valor constructivo y de materiales a usar, pero asimismo se acuerda utilizar el orden toscano, como así se hizo, realizar hundidos en los fuertes del crucero para colocar retablos y otros en el presbiterio para sepulcros, cosa que también se respetó; hacer dos sacristías a uno y otro lado de la capilla mayor (ahora una de ellas panteón) con pasadizo que las uniera y zona alta que sirviera de transparente (como la basílica de El Escorial), y por último cubrir los tramos de nave y crucero con bóveda de arista y el tramo central del crucero con media naranja (como en San Vicente de Oviedo, dice la escritura), cosa que no se llevó a cabo por usarse complicadas estrellas de diseño tarde gótico, algo que se iba a poner muy de moda en el primer tercio del S. XVIII, así como en Cantabria y Pais Vasco, y hasta el Asturias, Burgos y otras zonas del norte. El porqué de este cambio en las condiciones lo desconocemos, pero la verdad es que sí se le ponía de modelo la iglesia de San Vicente de Oviedo (hoy la Corte), tampoco se podía seguir lo explicitado en la escritura del contrato ya que la iglesia de Oviedo no tiene media naranja en el centro del crucero, sino una bóveda vahída y en sus tramos de nave y crucero no tiene arista, sino cañón con lunetas. Con esto se consiguió una vistosa construcción, amplia y sólida que se precede de fachada de cantería con portada flanqueada por dobles columnas y recias torres cuadradas en sus extremos que parecen querer suplir las inexistentes en el palacio.
La planta original, del S. XVI, habría de tener capillas a uno y otro lado de la nave central, pues se las menciona en la escritura del contrato; sin embargo se debieron eliminar y tan sólo de la epístola, cubierta con crucería simple, que nos hace pensar en un elemento medieval preexistente, quizás primera capilla del palacio del S. XV, que incluso queda bien orientada, cosa que no sucede con la capilla mayor de la iglesia nuevamente construida.
En el exterior, una gran portada de concepción barroca en la que destacan dos columnas corintias sobre plinto enmarcada por molduras y orejas. Frisos con decoración vegetal, trozos de entablamento y cornisas de acusado movimiento, completan el conjunto, rematado por un frontón curvo y partido, además de pináculos y bolas.