Kirken har et stramt ytre, uten utskjæringer, men et særpreget og rikt interiør - i rokokko. Interiøret regnes som et av de viktigste rokokkoverk i Norge. Det rike interiøret står i klar kontrast til det stramme eksteriøret med glatte vegger, lite dekorasjoner og symmetriske vinduer. Den har likhetstrekk med Garnisonskirken i København (som delvis ble brukt som forbilde) og Nykirken i Bergen. Kirken bærer preg av at det var to tyske fagfolk, med hver sin helt ulike stil, som stod ansvarlig for kirkebygget de 21 årene byggetiden varte. Kongsberg kirke har et enkelt ytre, men svært rikt indre, og er med sine opprinnelige sitteplasser den største barokk-kirken i Norge.