支撑结构的木柱均为取自黑龙江的赤松，墙体则以城砖砌成。建筑平面取十字形，正面建有三座钟楼，均做穹顶结构，钟楼顶端均装饰有十字架。在1900年的义和团运动中，东堂于1900年6月13日被烧毁，在堂内避难的一批天主教民也被烧死。1904年，法国和爱尔兰用庚款重建了东堂，这就是东堂现存的建筑。重建后的东堂完全恢复了义和团运动之前的形制与规模。据史料记载，东堂“大堂计长二十二丈二尺，宽六丈余。高亦如之。堂内明柱计十六楹，每楹俱高五丈有余，径一尺六寸，皆系黑龙江运来之赤松，精坚胜任。堂内望板，皆作穹窿之形，彩绘尽