Fundada en el siglo XVII, la capilla de Nuestra Señora del Carmen de Arboleya constituye un conjunto arquitectónico religioso de estilo rural orientado hacia el Sur. Situado en el corazón de un vetusto robledal, el templo se erige sobre un cerro donde se puede contemplar un amplio paisaje integrado por praderas en las quese celebraban las fiestas populares.
Nuestra Señora del Carmen es una capilla cuya planta de fábrica es rectangular. Adosada al muro septentrional y a menor altura, se encuentra la sacristía, que fue construida con posterioridad.
En la fachada norte está ubicado el pórtico, de menor altura, y sostenido sobre columnas de madera cuyos capitales aún conservan tallas muy elaboradas. En otra época, se celebraban los sermones desde uno de sus púlpitos.
La puerta principal de acceso está situada en la fachada norte y es de arco de medio punto. Aunque  fue posteriormente cegado, aún se conserva su forma, de modo que la puerta, en la actualidad, es prácticamente cuadrada.
En esta misma fachada se eleva la espadaña, que también es de arco de medio punto, con un solo vano y de tamaño reducido. Muy recientemente fue sustituida por la espadaña de la capilla de Veneros.
Las paredes de la capilla son de mampostería, enfoscadas por el exterior, a excepción de la puerta principal, que fue elaborada con piedra.
El interior del templo recibe la luz desde el Este a través de cuatro vanos, dos son saeteros con arco de medio punto y derrame al interior, otro es cuadrado y de pequeño tamaño, ubicado a la  altura del coro, y el último, similar a una aspillera, se abre en la fachada de la sacristía.
El visitante podrá observar que el altar está separado de la nave por un corredor de madera con reja torneada. Como consecuencia de la guerra civil, el retablo situado tras el altar, de estilo churrigueresco, fue destruido con todo lo que había en el interior del templo.  El nuevo retablo donde se custodia la imagen de la virgen del Carmen fue tallado por el maestro José María Fernández.
La capilla se encuentra bajo la advocación de Nuestra Señora del Carmen, pero en su interior también se protegen las imágenes de Santa Isabel y Santa Catalina de Alejandría. Precisamente, esta última imagen procede de otra capilla que recibía el mismo nombre, ubicada también en el término de Arboleya. La finca donde estuvo situada esta construcción religiosa aún conserva el nombre de la Llosa de Santa Catalina y, a juicio del cabranés Emiliano Pérez Junto, todavía quedan algunos restos de la antigua capilla.
Según datos recogidos del archivo de San Julián de Viñón, parroquia a la que pertenece el pueblo de Arboleya, la Cofradía del Carmen, vinculada a este santuario, ya existía en 1775 (V. G. M.).