L’edificio, ubicato ai margini del nucleo di Tavordo, ha un impianto longitudinale composto da un’unica navata, con orientamento sud-nord. La copertura della navata è realizzata da una volte a crociera. Il presbiterio è rettangolare e presenta una copertura con volta a botte. La facciata di gusto rinascimentale è a due ordini ed è movimentata da due lesene terminali sporgenti nelle quali sono ricavate quattro nicchie. La parte sommitale è conclusa da un timpano triangolare. Al centro della facciata si apre il portale con timpano sopra al quale vi è un’ampia finestra termale che illumina la navata.
1556 – La chiesa, inizialmente dedicata a S. Pietro, fu fondata nel 1556 su iniziativa dello scultore Guglielmo Della Porta come ricorda una lapide collocata in facciata. L’impianto primitivo dell’edificio comprendeva un’aula quadrangolare ad un’abside semicircolare
XVII – Probabilmente nel corso del Seicento viene costruita la nuova abside quadrangolare
1653 – La chiesa passata sotto il controllo della Scuola di S. Marta viene dedicata a S. Carlo
XVIII – La decorazione dell’abside fu realizzata nel Settecento
2006 – Gli interni della chiesa sono stati restaurati fra il 2006 e il 2009