Dell’edificio originario si conserva ancora oggi la piccola abside romanica, particolarmente suggestiva per le sue pregiate pietre bianche esterne finemente lavorate. Al di sopra di essa venne eretta una torre del coro di epoca tardo romanica. In fase di ampliamento della chiesa cimiteriale nel 1380, la struttura venne dotata di una navata in primo stile gotico, mentre la torre venne fatta sormontare da una cuspide gotica. L’interno privo di volta permise tuttavia di mantenere il carattere romanico, ben visibile grazie al soffitto piano in legno e alle alte pareti dalle ampie superfici libere. Queste pareti si rivelarono ideali per la decorazione pittorica, tanto che, tra il 1380 e il 1420, vennero realizzati straordinari cicli di affreschi.
Essi raffigurano la leggenda di Sant’Orsola, delle scene della Passione di Cristo (una delle rappresentazioni più dettagliate dell’epoca in tutto il Tirolo), nonché una magnifica Adorazione dei Magi e dei momenti della vita del Santo Patrono della chiesa.
Gli affreschi, dal chiaro valore storico-artistico, vennero riportati alla luce e restaurati a metà del XX secolo e sono tuttora oggetto di studi e ricerche. Grazie a queste opere, la chiesa di San Valentino è considerata un tesoro di arte sacra in Alto Adige.