วัดแห่งนี้มีสถาปัตยกรรมเป็นโบสถ์ฝรั่งแบบเก่าๆ ที่พบเห็นได้ทั่วไปในยุโรป ซึ่งพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 5 ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สร้างเลียนแบบโบสถ์ฝรั่ง เป็นศิลปะแบบโกธิค (Gothic) มีกระจกสีประดับอย่างสวยงาม
พระอุโบสถของวัดนั้นสร้างเลียนแบบโบสถ์ในคริสต์ศาสนาเช่นกัน โดยภายในประดิษฐาน “พระพุทธนฤมลธรรโมภาส” เป็นพระประธาน ออกแบบโดยพระวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าประดิษฐวรการ โดยลักษณะที่ผสมผสานศิลปะแบบประเพณีนิยม และศิลปะแบบตะวันตกเข้าด้วยกัน ซึ่งมีพุทธลักษณะคล้ายสามัญชน

นอกจากนี้ บริเวณฐานชุกชี ก็ไม่ได้ทำเป็นฐานชุกชีอย่างในโบสถ์ทั่วไป แต่ทำเหมือนที่ตั้งไม้กางเขนในโบสถ์คริสต์