Frogner kirke er dekorert med flere skulpturer av Valentin Kielland. Klebersteinsrelieffet «Jeg vil gi eder hvile» var ferdig sammen med kirken i 1907, sammen med trefigurer av Olav den hellige, Martin Luther og Hans Nielsen Hauge. Bronseskulpturen av Kristus, plassert på utsiden i nisjen over frontvinduene, kom på plass i 1911. Den kunstneren som har satt sterkest preg på utsmykningen, er Per Vigeland, sønn av Emanuel Vigeland og nevø av Gustav Vigeland. I 1945 malte han en ornamentfrise med symboler og engler på orgelgalleriets brystning, og fra 1947 ble kirken beriket med en serie store glassmalerier. Vigeland døde i 1968, og det siste glassmaleriet ble fullført av søsteren Maria Vigeland. I 1962 fikk kirken ny belysning, samtidig som det opprinnelige brystpanelet ble tatt bort. Frogner kirke har god akustikk og er mye brukt til konserter.