Architecture intérieure.
Le style choisi par l'architecte Édouard Deperthes (1833-1898) est le romano-byzantin. Cependant ce n'est pas la version la plus luxueuse qui en est proposée à l'intérieur de l'église Saint-Pierre-Saint-Paul.
Dans un plan en croix latine, une série de piles monocylindriques scande la nef et la sépare des bas-côtés. L'arcature en plein cintre apparaît assez pauvre : un simple cordon de dents de scie orne l'archivolte tandis que l'intrados n'est qu'un cavet.
Ayant assuré l'éclairage de la nef par huit grands vitraux tripartites qui laissent beaucoup de place aux couleurs claires, l'architecte s'est contenté, au second niveau de chaque travée, d'incorporer une petite fenêtre néo-romane en haut d'un pan de mur nu.
Chaque travée du vaisseau central est couverte d'une voûte bombée sur pendentifs, séparée de ses voisines par deux sobres rouleaux. Ceux-ci retombent, une fois passés les tailloirs et les chapiteaux, sur un triplet composé d'une pile cylindrique associée à deux colonnettes amputées de leur partie basse. La liaison de ces colonnettes avec l'arcature ne fait guère preuve d'élégance (photo ci-contre).
L'architecture étant très homogène, le chœur et les chapelles absidiales répètent cet aspect sobre : arcatures simples, cordons en dents de scie et intrados en cavet.
En contraste, le romano-byzantin de l'église Notre-Dame des Victoires à Angers (achevée en 1904) présente un aspect nettement plus chaleureux.
Si le mobilier d’origine a en majorité disparu à la suite de travaux de 1970, le visiteur pourra néanmoins s'arrêter devant les clôtures en bronze qui subsistent et qui ferment encore quelques chapelles. Ornées d’un motif de palmettes ponctué de symboles paléochrétiens, ces clôtures relèvent de l'Art nouveau.

La Gargouille.
Saint Romain, évêque de Rouen au VIIe siècle, est souvent associé à la capture de la gargouille, un animal fabuleux qui terrorisait les environs de Rouen. C'est là l'origine mythique des gargouilles qui servent à l'évacuation des eaux de pluie le long des murs gouttereaux des églises.
Voir à la cathédrale Notre-Dame de Rouen, l'histoire de ce conte illustré dans un vitrail du XVIe siècle.

Les vitraux de l'église Saint-Pierre-Saint-Paul.
Ces vitraux méritent l'attention du visiteur. Ce sont des créations de la Société artistique de peinture sur verre de Paris fondée par le peintre-verrier Charles Champigneulle en 1881. Posés entre 1897 et les années 1903-1904, ils sont de plusieurs types.
Les plus intéressants sont les dix grands vitraux à triple lancette. Situés dans la nef et dans l'élévation ouest (au sens liturgique) du transept, ils illustrent les Grandes Heures de la Champagne. Ils sont tous donnés dans cette page. On a dans l'ordre chronologique :

1. Saint Memmie ressuscite au Pont de Nau le fils du gouverneur romain ;
2. Saint Vincent consolé par les anges convertit gardiens et geôliers ;
3. Saint Loup intervient auprès d’Attila et le décide à épargner Troyes ;
4. Saint Berchaire aidé par saint Nivard construit l’abbaye d’Hautvillers ;
5. Exaltation de la Sainte-Croix par sainte Hélène ;
6. Saint Remi baptise à Reims le roi Clovis vainqueur à Tolbiac ;
7. Le Pape Urbain II prêche la croisade au Concile de Clermont ;
8. Saint Louis donne aide et autorité à Thibault Comte de Champagne ;
9. Jeanne victorieuse fait sacrer le roi Charles VII à Reims ;
10. Saint Jean-Baptiste de la Salle visité par Jacques II et l’archevêque de Paris.

Une série de vitraux isolés représentent des saints ; d'autres, plus petits, affichent les armoiries d'évêques, les armoiries de la famille Chandon et d'autres familles donatrices. Les bras du transept accueillent deux roses avec saint Michel terrassant le démon et le Baptême du Christ.

Le maître-autel (fin du XIXe siècle).
Il est sculpté en calcaire avec, au centre, un tabernacle fermé par une porte en cuivre. L'un des points les plus intéressants est la présence, aux extrémités de l'autel, des symboles des quatre Évangélistes. L'ange et le lion sont donnés ci-dessous.
L'arcature qui sert de toile de fond à ce majestueux autel abrite un mur ocre orné de petites mosaïques. On y trouve les symboles traditionnels du christianisme : le pélican, l’agneau, les grappes de raisin et les gerbes de blé. Ces mosaïques datent de 1929 et ont été réalisées d'après un dessin d'Henri Rapin.

L'orgue de tribune.
Cet orgue est dû à la largesse de Paul Chandon de Briailles qui admirait l'œuvre du facteur Aristide Cavaillé-Coll. Chandon lui commanda six orgues. L'un se trouve à la basilique du Sacré-Cœur de Paris, un deuxième à l’église Notre-Dame d’Épernay. Celui de la tribune de l’église Saint- Pierre-Saint-Paul a été installé en 1898.
Les architectes sont sculptés sur les piliers de pierre qui soutiennent la tribune : Édouard Deperthes († 1898) tient un compas dans sa main gauche ; Henri Piquart († 1946) soutient le tailloir d’un chapiteau. L'orgue, classé en 1979 au titre des Monuments historiques, n'a subi aucune modification depuis sa mise en place.