Brabants gotisch kerkgebouw (1500-1540)
De Kapelkerk is een van oorsprong tweebeukig gebouw, met een brede hoofdbeuk langs de Laat en een smallere zijbeuk ertegenaan. De twee beuken worden gescheiden door slanke zuilen op veelhoekige basementen. De bouw werd kort na 1500 begonnen en duurde tot 1540. De bouwstijl is die van de Brabantse gotiek, een regionale variant van de late gotiek. Kenmerkend is de toepassing van Brabantse witte steen. Deze werd onder andere voor de zogenaamde speklagen in het buitenmuurwerk gebruikt. De kerk is een van de twee middeleeuwse kerkgebouwen die de Alkmaarse binnenstad nog telt. Zoals alle middeleeuwse kerken was zij gebouwd voor de Rooms-katholieke eredienst. Na de Reformatie aan het eind van de 16de eeuw werd zij voor de Gereformeerde (sinds de 19e eeuw Hervormde) eredienst ingericht.

Alkmaarse baksteen
Bij de bouw werd ook gebruik gemaakt van Alkmaarse baksteen, afkomstig uit steenovens aan de Frieseweg. De klei, nodig voor het bakken van de steen, kwam uit de vele toenmalige meertjes en meren in de omgeving, zoals de Kleimeer. De Alkmaarse baksteen is een geelrood gemêleerde steen, die ook voorkomt aan andere laatmiddeleeuwse gebouwen in de stad, zoals de Grote Kerk en de stadhuisvleugel aan de Langestraat.

Verbouwing (1707)
In 1707 kwam er een transept (dwarsbeuk) aan de noordzijde in Hollands classicistische stijl. Kenmerkend zijn de rondbogige kerkvensters met eenvoudige ijzeren vensterharnassen. Buiten werden bijzondere steunberen toegepast, zoals te zien is op het pleintje aan het Verdronkenoord. Zij hebben een gebogen vorm. Dit was de vorm die – naar men toen meende – voorkwam aan de beroemde tempel van Salomo. Vandaar de benaming ‘tempelsteunberen’. De bekende architect Jacob van Campen paste ze als eerste in ons land toe aan de Nieuwe Kerk in Haarlem (1645).
Ook werd in 1707 het gotische houten tongewelf in de zijbeuk vervangen door stucgewelven en werd de laatgotische daktoren met open peerspits vervangen door een koepeltoren (twee koepels boven elkaar).

Brand (1760) en herstel (1762)
Ten gevolge van een felle brand, veroorzaakt door loodgieters, viel op 21 augustus 1760 een groot deel van het dak en het interieur van de kerk ten prooi aan de vlammen. Daarbij ging zowel de eiken kap, als het oude eiken tongewelf boven de brede hoofdbeuk als de koepeltoren verloren. Reeds negen dagen na deze brand kregen de Alkmaarse burgemeesters toestemming van de vroedschap om de benodigde middelen voor de herbouw te reserveren.
Er kwam nu een nieuwe grenen kap met een koofvormig gewelf van stucwerk. Het is een bijzonder koofgewelf, voorzien van drie verdiepte velden en versierd met zwierige stuc ornamenten in rococo stijl. De koepeltoren werd vervangen door een kopie van die uit 1707: een houten toren, bekleed met lood. Het biedt plaats aan wijzerplaten en een carillon met klokken uit diverse periodes, waarvan een aantal van Melchior de Haze (ca. 1685). Op 16 december l762 werd de herbouwde Kapelkerk feestelijk in gebruik genomen.