Kirken er en åttekantet steinkirke i senbarokk og louis seize-stil. Den har firkantet sentraltårn (takrytter), knekket tak og hjørnestilte pilastre. Utvendig er kirken hvitkalket med blå pilastre og grønt tårn. Kirken er en av Norges flotteste 1700-tallskirker. Svend Aspaas fra Røros var kirkens byggmester, men neppe det vi i dag vil kalle arkitekt. Det finnes ingen direkte forbilder i Norge, man må lete på tysk kulturområde for å finne paralleller. Det var en moderne og formfullendt kirke for sin tid med røtter i tysk og dansk kirkearkitektur, blant annet Frederiksberg kirke i Danmark. Røros kirke har samme takform utvendig, men konstruksjonen som bærer taket er ulik. På Røros er åttekantformen orientert som en langkirke, mens Sør-Fron er en bredkirke.