Clemmensens kirke består av skip, kor, våpenhus i syd og et tårn mot nord i en arkitektonisk stil påvirket av samtidens interesse for middelalderen. I 1944 oppførte arkitekten Adam Møller et sakristi mot syd, og i årene 1958–1959 utvidet arkitekten Rolf Graae koret mot øst og tilføyde et sideskip samt likkapell i kirkens nordside. Kirken har 350 sitteplasser.