Часовня относится к типу клетских и состоит из двух частей, построенных в разное время: молельни конца XVIII века и трапезной с сенями, отделенными перерубом. Над молельней возвышается главка, а над сенями расположена восьмигранная колокольня с шатром, поддерживаемым девятью столбами. С южной стороны к сеням пристроено крыльцо на консолях. Основной декоративный элемент здания, колокольня с пикообразными завершениями полиц, подзором и резными столбами. В 1943 году часовню исследовал финский ученый Ларс Петерсон, а в 1963 году, А.В. Ополовников, по проекту которого в том же году была проведена реставрация.

Деревня Воробьи расположена на открытом склоне холма, спускающегося к озеру. Почти на вершине холма возвышается часовня Кирика и Улиты, которая с озера кажется венцом маленького поселения. Часовня является архитектурной доминантой деревни, но при этом остается одним из самых скромных строений «Кижского ожерелья». Самая старая часть часовни, молельня, имеет самостоятельный характер и, по мнению некоторых исследователей, изначально могла служить амбаром. Западная часть, трапезная с сенями, возможно, была перевезена из другого места и пристроена к молельне, образуя новое целое.

Западный фасад часовни, обращенный к озеру и деревне, с вертикалью шатровой звонницы воспринимается как основной образ здания, в то время как остальная часть строения скрывается за ним, сливаясь с холмом. С северной стороны к часовне подступают несколько могучих елей, очертания шатра вторят их вершинам. Ели протянули свои мохнатые лапы к югу, и вместе с ними часовня протянула южные свесы асимметричной кровли и площадку крыльца к солнцу и теплу. Это маленькое аскетическое строение демонстрирует, как чутко плотники учитывали особенности окружающей среды.