Plan et ordonnance intérieure :

La chapelle implantée sur un replat étroit, parallèle au rocher, n'est pas parfaitement orientée. Les appellations habituelles de bras sud et de bras nord qui désignent les espaces à droite et à gauche de la croisée peuvent toutefois être conservées par commodité. La topographie a également entraîné son plan atypique, dépourvu de nef et qui se réduit à un transept composé de trois travées égales, celle du milieu ouvrant sur une abside à trois pans surplombant le ravin. Le chantier dut commencer par le bras sud, si l'on en croit la date de 1489 portée par une console à droite de l'autel et le réseau de la verrière du mur sud du même bras, qui semble antérieur à 1500 ; il dut se terminer à l'opposé par le bras nord qui porte sur sa clef de voûte la date de 1512.

La juxtaposition étonnante de deux portails dans un édifice dont la longueur totale ne dépasse pas 23 m peut s'expliquer par la coexistence des deux personnages ayant présidé à sa construction : le seigneur de Toulbodou, qui réalise ici son voeu, mais aussi et surtout le baron du Faouet, Jean de Boutteville, en tant que seigneur fondateur, dont on retrouve partout les armoiries en prééminence, sur les voutes comme dans les vitraux. La reprise du portail du bras sud dans l'angle sud-ouest de la chapelle, visible à l'extérieur comme à l'intérieur, signale un repentir en cours de chantier. Cette travée constituait la chapelle de Toulbodou : les traces d'ancrage d'une clôture de bois dans les piles est et ouest qui la séparent de la travée centrale, le grand vitrail de la Pentecôte qui porte les armes de Toulbodou avec celles des Boutteville et de leurs alliés, confirment cette hypothèse.

Du côté opposé, la distribution du bras nord, dont le mur ouest est totalement aveugle et la fenêtre de pignon désaxée, est directement liée à l'intégration d'une tribune seigneuriale, à rapprocher de celle édifiée à peu près à la même époque, mais en pierre, dans la chapelle Notre-Dame de Quelven en Guern. Les armes des Boutteville et de leurs alliés portées par six anges, sculptées à la base des montants, indiquent sans équivoque l'usage particulier de cette tribune. A côté de la porte percée dans le pignon nord, accès réservé à la famille seigneuriale qui sans doute pour des raisons esthétiques présente du côté intérieur son tableau mouluré, au bas de l'escalier en vis, une petite baie devait servir de guichet de communion comme dans le choeur de la chapelle Saint-Fiacre. Au dessus de la tribune, dans la deuxième volée de l'escalier, une petite fenêtre à coussiège surplombant le sanctuaire, selon une disposition semblable à celle de Notre -Dame de Quelven, pouvait servir de poste à un garde assurant la sécurité du seigneur et de sa famille.

L'édifice, entièrement voûté, est à comparer avec le choeur de Notre-Dame de Quelven, édifié vers 1490, ainsi que la chapelle de Notre-Dame de Bon Encontre à Rohan dont la construction débute en 1510, alors que le chantier de Sainte-Barbe touche à sa fin. Les trois travées sont séparées par de puissants arcs diaphragmes qui montent dans le comble au dessus des voûtes et participent au contrebutement. Ces voûtes dont les nervures sont vigoureusement profilées, redescendent en pénétration dans des piles cylindriques et s'arrêtent à mi hauteur sur des culots figuré dans les pans coupés de l'abside et les pignons nord et sud. L'ajustage parfait de leurs claveaux témoigne d'une réelle maîtrise technique particulièrement sensible dans la voûte de la croisée dont les quartiers se raccordent sans heurt avec la large clef de voûte centrale en couronne. Dans l'abside, les nervures centrales de la voûte viennent rentrer dans le fut des colonnettes d'angle, prolongé bien au dessus des formerets : ce jeu formel savant est un trait de style caractéristique des années 1500. Sur les clefs de voutes, les nervures des ogives et les deux arcs transversaux, des anges à la chevelure plaquée enroulée en boucles latérales présentent les armes de la famille de Boutteville et de ses différents alliés et composent un étonnant décor héraldique de près d'une vingtaine de blasons que l'on retrouve dans le réseau des verrières mises en place au cours de la première moitié du XVIe siècle.

Dans la voûte qui précède l'abside deux passages de corde attestent qu'il existait avant la réfection totale de la charpente en 1740, un clocheton médian en bois.

Ordonnance extérieure :

La chapelle est contrebutée dans les angles par de puissants contreforts obliques à glacis. Au sommet de la tour de l'angle nord-ouest qui illustre de façon monumentale l'attribut traditionnel de sainte Barbe, deux étroites fenêtres surmontées d'une troisième dans l'axe, font allusion à la Sainte Trinité associée à la légende du martyre de la sainte. Au revers de cette petite baie un corbeau de pierre supporte sa statue qui semble accueillir les pèlerins. De part et d'autre des portes béantes sur le vide attestent qu'était prévue une coursière ceinturant les toits qui ne fut sans doute pas réalisée, pas plus que les pinacles des contreforts qui sont une restitution de la fin du XIXe siècle. L'emploi des portails jumelés à tympan ajouré, qui représente ici parmi les premiers exemples pour cette partie de la Bretagne, est probablement emprunté au chantier de Notre-Dame de Quelven en Guern, qui commence peu avant 1490. Le portail du milieu, à ébrasements sobrement moulurés, est sans doute légèrement antérieur à celui du sud-est : ce dernier orné d'une frise de feuilles retournées et dont le tympan comporte un réseau à fleur de lys forme qui n'apparaît guère avant 1500, a probablement été ajouté en cours de chantier. La fenêtre du pignon sud présente une modénature qui comporte encore de discrètes bases en flacon ainsi qu'un réseau à mouchettes et flammes trilobées qui la distinguent des autres baies et permettent de la situer au début du chantier. A sa base un important massif de maçonnerie traité en glacis à été ajouté pour renforcer le contrebutement de ce côté où la pente est plus forte ; il est probable que la saillie de l'abside du côté du ravin répondait au même but.