Pavilon je solitérní stavba situovaná v mírně svažitém terénu v příčné ose prostoru zámecké zahrady v areálu SZ Duchcov, severozápadně od zahradního průčelí zámecké budovy. Hmota stavby je konstruována jako železobetonová centrální stavba zastřešená krystalickou kupolí s plechovou krytinou, vnější plášť objektu je z pohledového betonu. Vnitřní prostor stavby je zaklenut kupolí, která je konstruována jako dvouvrstvá cihelná s vnější klenbou betonovou. V ploše kupole je osazena freska Nanebevzetí P. Marie od Václava Vavřince Reinera. Pavilon je opatřen dvojicí vstupních průčelí, která jsou orientována k severu a jihu. Průčelí jsou v celé výšce uzavřena prosklenou konstrukcí s pravidelným rastrem čtvercových okenních otvorů s kovovými rámy. Při vnějším obvodu stavby jsou v nikách umístěné barokní sochy Afrodité, Amfitrité, Andromedé a Flory. Jedná se o pískovcové plastiky, které jsou usazené na vysokých betonových soklech s vnějším opláštěním z pískovcových desek. Ke vstupům a k sochám vedou představená schodiště.