Собор споруджений у стилі пізнього бароко за західноєвропейским зразком. Кам'яний, в плані він зображає витягнутий хрест з овальною центральною частиною і двома дзвіницями по боках. Звеличує церкву величезний еліптичний купол. Масивні здвоєні колони підтримують галереї і ложі, прикрашені дерев'яними статуями роботи львівських скульпторів другої половини 18 століття. Над галереями — колони барабана, що підтримують купол. Під банею костелу — цитата латинською мовою з Першого послання Тимофію: «Soli Deo honor et gloria» («Єдиному Богу честь і хвала»).
До головної нави собору примикають кілька каплиць:
св. Антонія (перша справа) з іконою святого роботи львівського майстра Гарра 1838 р.
імені Христа з пам'ятною таблицею д-ра Тадеуша Жулінського (пом. 1885, автор Томаш Дикас), з іншої сторони — поетці Марії Бартус (?—1885) з погруддям роботи Вісьньовецького та віршем Ленартовича; має псевдорококовий вітар з різьбою «Серце Ісуса» Війтовича (1912)
каплиця св. Яцека з іконою М. Яблонського, є передсінком до наступної
каплиця Потоцьких (також Богоматері Яцкової, пол.Panny Matki Jackowiej[2]), споруджена після 1764 року; на думку М. Орловича, одна з перших споруд з ознаками класицизму у Львові, кошти для будівництва надав М. В. Потоцький[3]
будівля монастирських келій, перебудована заново у 1556–1621 роках і відновлена після пожеж 1766 і 1778 років. Будівля кам'яна, прямокутна в плані, трьохповерхова, з двома внутрішніми двориками, з типовою для монастирських будівель коридорною системою планування і арковими перекриттями.
каплиця св. Вінцентія з іконою М. Яблонського,
каплиця св. Домініка зі старою іконою в новому псевдорококовому вітарі з ампіровим нагробком графині Юзефи Дунін-Борковської (?—1811) роботи Торвальдсена
каплиця св. Томи з Аквіну з іконою М. Яблонського, рококовою різьбою Христа Милосердного.[4]
Содомора А., Домбровський М., Кісь А. Anno Domini. Року Божого: Латинські написи Львова / Автор проекту Василь Ґабор. — Львів : ЛА «Піраміда», 2008. — 288 с.
Трегубова Т., Мих Р. Львів. Архітектурно-історичний нарис. — К. : Будівельник, 1989. — 270 с. — С. 98—99.
Chanas R., Czerwiński J. Lwów, Przewodnik turystyczny. — Wrocław: Ossolineum, 1992. — ISBN 83-04-03913-3.
Kaczorowski B. Zabytki starego Lwowa. — Warszawa: Oficyna Wydawnicza INTERIM, 1990. ISBN 83-85083-02-2.
Medyński A. Lwów. Przewodnik dla zwiedzających miasto. — Lwów: wyd. nakładem autora, 1937.
Orłowicz M. Ilustrowany przewodnik po Lwowie ze 102 ilustracjami i planem miasta. — Lwów — Warszawa, 1925. — S. 107—117.
Rąkowski G. Lwów. Przewodnik krajoznawczo-historyczny po Ukrainie Zachodniej. Część IV. Pruszków: Oficyna Wydawnicza «Rewasz», 2008. — ISBN 978-83-89188-70-8.