La planta de la iglesia se inscribe en un rectángulo donde se puede reconocer una planta de cruz latina con tres naves, capillas laterales poco profundas, un coro bajo alargado y dos capillas laterales a sus lados.

Las naves laterales son angostas y hacen las veces de deambulatorios y se encuentran separadas de la nave principal por grandes pilares que impiden la conexión visual; esto se debe a que los pilares debieron ser ensanchados para poder soportar el peso de la bóveda de la nave principal luego de que esta se desplomara durante la construcción. La intersección entre el transepto y la nave principal se encuentra cubierto por una cúpula sobre cimborrio y pechinas. En el exterior el gran edificio se lee como una gran masa pétrea donde se destaca la bella cúpula y la fachada. La fachada está organizada a partir de un pórtico central con reminiscencias manieristas, y dos torres campanarios con claras referencias al barroco mestizo. La cúpula por su peso visual recuerda la arquitectura española del período románico. Arquitectos: Diversos arquitectos participaron de su construcción, el granadino Antonio González Merguelte realizó varias propuestas, mientras que el diseño de la planta es atribuida al jesuita Juan Bautista Prímoli, el pórtico de la fachada obra del también jesuita Andrés Bianchi y la cúpula del fraile franciscano Vicente Muñoz. El interior fue decorado por el reconocido pintor Emilio Caraffa, inspirado en la decoración barroca de la iglesia de los jesuitas en Roma, Il Gesu.