تقع هذه الكنيسة داخل الموقع الأثري في بلدة شحيم، والذي يحتوي بالإضافة إلى الكنيسة البيزنطية على معبد، ومجمّعات سكنية، ومعاصر زيت ومجموعة من المدافن الصخرية.

بنيت كنيسة شحيم وفقاً للتصميم البازيليكي المعروف في القرن الرابع الميلادي. فهي تتألف من ثلاثة أروقة يفصل بينها صفّان من الأعمدة. لها ثلاثة مداخل من جهة الغرب، وحنايا بارزة من جهة الشرق. كانت جدران الكنيسة مغطاة بالرسوم بينما أرضها كانت مرصوفة بالفسيفساء.

تميزت هذه الكنيسة بلوحات الفسيفساء الغنية بألوانها والتي تتناول صوراً وموضوعات مختلفة. فتميّزت هذه اللوحات برسومها وتصاميمها، وأجملها تلك الموجودة في رواق البازيليك الرئيسي التي تزيّنها الأشكال الهندسية والتي تحيط بصورة طائر. أمّا الفسيفساء القريبة من المذبح فاحتوت على صورة رائعة للبوة متوثّبة كانت تحيط بها مناظر لطيور بحرية وأسماك. عثر في الباحة الخارجية للكنيسة والتي كانت تشكّل سابقاً جزءًا من باحة المعبد القديم، على هياكل عظمية وأسلحة تدلّ على وقوع أعمال حربية أدّت الى حريق الكنيسة، ولا تزال أثار الحريق ظاهرة على لوحات الفسيفساء.