Будівля церкви однокупольна з п'ятибанним завершенням має форму хреста (31,5–22,7 м), у кутах якого розміщені декоративні вежі на масивних стовпах, що відіграють роль своєрідних контрфорсів. Зовні контрфорси прикрашені пілястрами й прикриті трьома парами колон з капітелями коринфського ордеру. Висота церкви - 46 м, з хрестом - 50 м (з підклітом - 64 м); довжина - 30 м, ширина - 23 м.
До церкви, з боку вулиці, ведуть круті чавунні сходи.
Уся маса церкви спирається на двоповерховий будинок-підкліт з 8 кімнатами на кожному поверсі, стіни якого являють собою фундаменти церкви.
Навколо церкви — балюстрада, з якої відкривається мальовнича панорама Подолу та Дніпра.