Planul bisericii (38 x 17 m) cu ziduri exterioare groase de 1,5 m, este de tipul celui folosit de meşterii lui Neagoe Basarab la Mănăstirea Curtea de Argeş.

Pridvorul larg, este cel refăcut la 1859, în stil neoclasic, cu trei arcade mari în plin cintru, rezemate pe pile puternice. Interiorul bisericii este foarte spaţios. Peste pronaosul dezvoltat se ridică trei turle: una centrală susţinută de 12 coloane şi două turnuri spre vest. Aici se află 24 de morminte cu lespezi de piatră inscripţionate, unele în limba greacă ale familiilor domnitorilor, al ctitorului Radu Vodă Mihnea, ale diferiţilor boieri din secolele XVIII – XIX, mormântul patriarhului Justinian.  Deasupra naosului treflat, se află turla Pantocrator, luminată de 12 ferestre înguste.

La exterior, prin restaurarea din anii 1969-1974, s-a refăcut întreaga ornamentaţie arhitecturală originală. Faţadele, sunt împărţite de un brâu puternic, în două registre inegale, compuse din firide rotunjite la partea superioară, rezemate pe pilaştri simpli.

Lucrări importante s-au efectuat în anul 1933, conduse de către arhitecţii N. Ghika-Budeşti şi V. Moisescu, când s-au reconstruit din zidărie toate cele patru turle ale bisericii. Între anii 1969-1974 s-au făcut ample lucrări de restaurare, la iniţiativa patriarhului Justinian Marina, sub conducerea arh. Şt. Balş, care reuşeşte să redea vechea imagine a bisericii. Pictura a fost complet refăcută de pictorul arhimandrit Sofian Boghiu şi de Vasile Caraman; Gheorghe Ciobanu a restaurat iconostasul şi a executat portretele ctitorilor.