Храм уяўляе каменную 3-нефную крыжова-купальную базіліку з выцягнутай апсідай, па баках якой размешчаны 2-павярховыя прастакутныя ў плане сакрыстыя, і з 2 гранёнымі капліцамі. Галоўны фасад завершаны трохкутным франтонам. Упрыгожваюць будынак глыбокія нішы са скульптурамі святых (Мікалая, Хрыстафора, Францыска і Ксаверыя). На галоўным фасадзе храма - надпіс на латыні: «Пакланюся святому дому Твайму ў страху Тваім».
Інтэр'ер касцёла мае пышны дэкор, купал і скляпенні распісаны фрэскамі. Галоўны алтар касцёла ўпрыгожаны карцінай «Таемная вячэра» мастака Хескі. Мастацтвазнаўцы налічваюць сярод роспісаў храма звыш 40 кампазіцый. Яны прадстаўляюць біблейскія паданні, перапоўненыя алегорыямі. Сярод іх: «Сустрэча Абрагама і Мелхіседэка», «Саламон і царыца Саўская», «Абрагам вядзе Ісаака на закол», «Святое сямейства», «Пакланенне кантынентаў», «Прарок Ісая», «Блаславенне Іліяй Самуіла», «Вяртанне блуднага сына». Перад алтаром размешчана фрэска «Апафеоз каталіцкай царквы». Над уваходам размешчаны арган, побач фрэскавыя роспісы з выявай святых, якія граюць на музычных інструментах.
Упрыгожваюць касцёл і скульптурныя творы - алтары Ісуса Хрыста і Дзевы Марыі з мармуру, а таксама некалькі помнікаў свецкай мемарыяльнай пластыкі: помнікі заснавальніку храма Радзівілу Сіротку і яго дзецям. У неглыбокім рэльефе па камені намаляваны немаўля, якое ляжыць са скрыжаванымі на грудзях рукамі на вечку труны, абсыпанай кветкамі, - гэта помнік першынцу Сіроткі, які памёр у двухгадовым узросце. Вялікі надмагільны помнік з бюстам пастаўлены ў памяць аб іншым сыне Сіроткі, які памёр у 16-гадовым узросце ад чумы ў Балонні, дзе малады князь вучыўся ва ўніверсітэце. Трэцяе рэльефнае надмагілле з пяшчаніку, было выканана пасля смерці Сіроткі. Тут заснавальнік Нясвіжскай ардынацыі прадстаўлены ў абліччы пілігрыма, які моліцца на фоне рыцарскіх даспехаў. Унізе эпітафія, складзеная самім Сіроткам, у якой сказана, што перад абліччам смерці ніхто не рыцар.
Храм з'яўляецца радавым магільным склепам Радзівілаў. У падзямеллі пад касцёлам, у крыпце ў трунах-саркафагах забальзамаваныя целы Радзівілаў многіх пакаленняў. Першым быў тут пахаваны сам Сіротка ў 1616 годзе. Нясвіжскі магільны склеп Радзівілаў – адзіны ва Усходняй Еўропе некропаль гістарычнага прозвішча. Яго заслужана ставяць побач са знакамітай крыптай Габсбургаў у Вене і пантэонам іспанскіх манархаў у замкавым комплексе Эскарыяле, каля Мадрыда.
Адной са славутасцяў касцельнага двара з'яўляецца «капліца Булгарына» або «вежа забойцы». Пастаўлена яна ў пачатку XVIII стагоддзя дзедам рускага літаратара Фадзея Булгарына - Скандэрбекам Булгарыным. Ёсць меркаванні, што ў ёй ён і пахаваны. Гісторыя ўзнікнення вежы распавядае наступнае: пасварыўшыся аднойчы з суседам, Булгарын забіў яго са стрэльбы і вельмі шкадаваў аб гэтым. Па законах таго часу, у адпаведнасці з Літоўскім Статутам, ён павінен быў заплаціць "віру" і аддаў сям'і забітага некалькі вёсак. А пасля пабудаваў капліцу і па некалькі дзён адзін, без ежы і вады, замальваў свой грэх і аплаціў на 350 гадоў наперад за штогадовую службу па забітым.
