立面是仿照巴黎第七区的圣克罗蒂德教堂而建，而中殿和半圆形后殿的内部则是参照法国的，整座教堂而言是属于19世纪兴盛于欧洲的歌德复兴式风格。由于教堂全部使用花岗石建成，而广州并不出产花岗石，教堂用尽了当时从香港九龙的牛头角及茶果岭开採出来的麻石。这些石用帆船运至广州，再用人工打凿，吊装，粘合。建造过程经历重重艰难，最初由两位法国建筑工程师指挥，由于与本地工人语言不通，加上中国人从来没有建造哥德式教堂的经验，工程开展数年，仅垒起几尺高的石块，两位法国建筑师因水土不服，在开工两年后提前回国，后来得一位到工地探望