L'architecture de l'église rappelle de loin celle des basiliques romaines : nef scandée d'arcades en plein cintre, piliers circulaires surmontés d'un tailloir assez fin. La voûte en berceau est percée de lunettes. Enfin, on remarquera la corniche saillante qui ceinture l'église et qui sépare nettement les deux niveaux de l'élévation, cassant ainsi la hauteur. La photo ci-dessus a été éclarcie : en réalité, les vitraux à forte dominante jaune opaque laissent passer peu de lumière.

Les peintures murales de l'église. En 1928, lors de l'agrandissement de Saint-Jean-Baptiste-de-Grenelle, le chanoine Touzé, futur directeur des Chantiers du Cardinal, confie l'embellissement de l'édifice au peintre Henri Nozais. Celui-ci utilise une peinture à l'huile supportée par un épais enduit hydrofuge pour les décors de la coupole, du chœur et du transept. Ces peintures illustrent des épisodes de la vie de Jean-Baptiste : l'Agneau mystique, la Naissance de Jean-Baptiste, sa Prédication, sa Montée au ciel et, enfin, Salomé portant à sa mère le chef du Précurseur. Ces peintures datent des années 1928 et 1930. (Source : article de Martine Chenebaux-Sautory : «Le décor mural, de

l'enthousiasme au murmure» dans l'ouvrage Églises parisiennes du XXe siècle, Action artistique de la Ville de Paris, 1996)
Compte tenu du peu de lumière dans la nef, (la chapelle axiale mise à part parce qu'elle est la plupart du temps éclairée à l'électricité), il est difficile d'avoir un aperçu satisfaisant de ces grandes peintures. Celles qui se trouvent sur les arcs des croisillons du transept sont plongées dans une pénombre intense.