Du château ne subsiste qu'un corps de logis du 15e siècle, flanqué de deux tours dont la base est plus ancienne. Les fossés du côté du plateau ont été comblés. Des crochets flamboyants se dressent sur les rampants des pignons du grand corps de logis, que complètent d'un côté un pavillon, de l'autre une tourelle polygonale contenant une vis d'escalier. L'accès se fait par une porte garnie d'accolades, contre-courbes et pinacles. Le tympan est chargé d'un bas-relief héraldique. La chapelle a peut-être été bâtie par les moines qui ont édifié l'église Saint-Denis. Elle comprend deux parties distinctes qui n'ont pas été construites ensemble : une nef de deux travées datant du milieu du 12e siècle ; un choeur à plan trêflé de la fin du 12e siècle. Ce choeur comprend une rotonde centrale couverte d'une coupole et trois absidioles égales, à angle droit, voûtées en cul de four. La coupole était primitivement enduite et peinte de fresques dont il ne reste rien (martyre de saint Eutrope et diverses figures de saints). A l'extérieur, le chevet est orné d'arcatures amorties sur des pilastres à impostes. Ces arcs sont très hauts en comparaison avec l'intérieur, ce qui laisse supposer que le bâtiment a comporté un étage.

Le château de Montmoreau est sur la commune nouvelle de Montmoreau en Charente.