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Situada en un bello paraje cerca del río Nora, su aspecto es el de una atractiva versión rural de San Julián de los Prados, aunque más estilizada debido a una mayor relación longitud/anchura. Su planta es de tipo basilical de tres naves con tres ábsides, formando un trapecio de 18m de largo, 13 de anchura en la fachada principal y 12 en la cabecera, que es plana con tres ábsides y con una ventana rectangular en cada ábside. Además de estas tres ventanas, adinteladas con arco de descarga en ladrillo y protegidas por una celosía, en la planta superior de la cabecera existe otra ventana trífora sobre una cámara que, a semejanza de Santullano, existe encima del ábside central y que, como en aquella, tampoco ofrece ninguna comunicación con el interior de la iglesia. Siguiendo el mismo modelo, también dispone de contrafuertes, aunque en este caso sólo en la separación de los ábsides y en los laterales de la cabecera.
A los pies existe un pórtico rectangular, algo más estrecho que la nave central, reconstruido en la restauración de acuerdo con los restos que se conservaban. Se considera posible que este pórtico originalmente tuviera dos cámaras laterales, aunque no se han encontrado pruebas en las excavaciones y su semejanza con Santullano, que dispone de un único pórtico central, lo hace poco probable. Sin embargo sí se han encontrado restos de compartimentos adosados a las naves laterales, de los que se desconoce su forma y utilidad, aunque se ha comprobado que eran de dos alturas. En la reconstrucción se le añadió una torre campanario, posiblemente inspirada en la existente en Santa María de Bendones, pero de la que no se han encontrado restos que permitan pensar que hubiera otra semejante en San Pedro de Nora.
La iglesia está construida a base de mampostería de piedras pequeñas con sillares en las esquinas, y cubierta plana en las tres naves, que están separadas por cuatro arcos de medio punto en ladrillo, algo peraltados, sobre pilares cuadrados con basas e impostas molduradas, siendo la anchura de la nave central algo más del doble que la de las laterales. Los tres ábsides, de menor anchura que las naves debido al gran grosor de los muros que los separan, están cubiertos por bóvedas de cañón y comunicados entre sí, siendo su acceso desde las naves también mediante arcos de medio punto en ladrillo. Su semejanza con Santullano es evidente, aunque en este caso, al tratarse de una iglesia de mucho menor importancia, por lo que no sería obligatoria la existencia de una tribuna real en la zona del clero, no existe la gran nave de crucero que encontramos en la basílica de Oviedo, por lo que la estructura de San Pedro de Nora, a pesar de su forma trapezoidal, conserva un mayor parecido con una basílica clásica.
En el interior, que conserva algunos restos de las pinturas originales sobre estuco, es destacable el efecto visual que genera el ligero estrechamiento que se produce en la iglesia desde los pies a la cabecera y que acentúa la sensación de profundidad. Dispone de una iluminación adecuada de las naves, proporcionada por tres ventanas rectangulares de buen tamaño a cada lado de la nave central, por encima del tejado de las laterales, que en este caso no están centradas sobre los arcos como en Santullano, y por una gran ventana abierta encima del pórtico en la fachada oeste. Como ya hemos indicado, la cabecera dispone también de su propia iluminación por medio de una ventana rectangular de buen tamaño en el testero de cada ábside. La buena iluminación, añadida a la gran altura de la nave central – 11m – y al efecto visual mencionado, proporciona una visión del interior de una estética muy equilibrada y atractiva.