Architecture extérieure.
Les deux photos données ici ont été prises depuis le cimetière du Père Lachaise.
Hormis l'architecture néogothique traditionnelle, on remarque adossées aux croisillons du transept deux tours d'escalier octogones. La fine flèche qui surmonte la croisée du transept possède la même forme que ces tours d'escalier.
Sur la photo de droite, on note que l'abside (qui abrite le sanctuaire) est moins haute et moins large que la nef.

Architecture intérieure.
Le style néogothique choisi par l'architecte est très harmonieux. C'est une imitation réussie du gothique du XIVe siècle.
Une fois passé le vestibule (ou avant-nef), le visiteur découvre une élévation à trois niveaux, une large nef à six travées doubles, bordées de bas-côtés simples, eux-mêmes surmontés de tribunes, un transept et un chœur.
Les travées doubles de la nef, séparées par des piles fasciculées, sont recoupées par deux arcades en cintre brisé. Une colonne à chapiteau feuillagé fait la jointure entre les deux arcades. L'architecte a opté pour une arcature simplifiée : deux voussures plates et un intrados nu.
Chaque travée se termine par un petit espace (ou chapelle) fermé par un mur plein, dont l'ornement principal est un tableau illustrant une station du chemin de croix.
Au deuxième niveau de l'élévation, les tribunes s'ouvrent sur la nef par une suite de quadruples baies en cintre brisé. Enfin, le dernier niveau reçoit les fenêtres hautes divisées en trois baies inégales.
L'œil averti notera que les étages de l'élévation sont nettement séparés, un double ruban fin et nu soulignant la césure entre l'un et l'autre. L'élévation ne privilégie pas l'élancement des parois, un choix que la grande largeur de la nef autorise, sans risque pour le fidèle de se sentir un peu écrasé par la pierre.
Néanmoins, l'architecte a conservé un peu de l'impression d'élancement en n'incorporant aucun chapiteau sur les piles fasciculées. Celles-ci montent sans interruption jusqu'à la retombée des voûtes au troisième niveau. Cette alternance de piles avec ou sans chapiteau donne à la nef un regain d'équilibre et d'élégance.
Depuis Vatican II, le chœur a pris possession des deux travées droites au-delà du transept. Ces dernières reçoivent maintenant l'autel de messe. Elles sont prolongées par l'ancien chœur qui s'étale sur deux petites travées droites et une abisde à trois pans. Cet ancien chœur est en fait le sanctuaire d'origine. Il est moins haut et moins large que la nef (voir photo du chevet plus haut).
Comme la nef, l'ancien chœur s'élève sur trois niveaux : couloir, tribunes et hautes fenêtres. Notons que le couloir, assez étroit, est toujours très éclairé pour mettre en valeur le Christ en croix installé dans l'axe.

La décoration de l'église.
Le Chemin de croix est constitué de grands tableaux en arc brisé créés par les établissements Alcan au XIXe siècle. De style tout à fait académique, ces tableaux constituent l'ornementation essentielle des chapelles latérales, qui sont par ailleurs assez petites et sobrement décorées.
Les chapiteaux des piliers méritent une attention particulière : ils sont ornés de feuillages variés et abritent chacun un phylactère où est gravée une litanie de la Vierge.