В плане храм крестовый (по осям 31,5х22,7 м), с короткими южной и северной ветвями креста. Подкупольный квадрат занимает две трети ширины внутреннего пространства. Высота интерьера до зенита купола 31 м, высота церкви с крестом 46 м. Для погашения распора огромного купола между ветвями креста поставлены контрфорсы с парными колоннами ионического ордера на трех сторонах, завершенные легкими башенками с главками. Храм стоит на краю горы, поэтому для большей устойчивости его фундаменты заглублены на 14 м, что дало возможность использовать их для устройства там нижней церкви и подсобных помещений. Фасады постройки оформлены пилястрами и колоннами коринфского ордера (высота 14 м), поставленными на высокий (2,5 м) цоколь. Расчлененность масс, изящные коринфские колонны и пилястры, густо собранные на углах или в пучки вокруг контрфорсов, придают церкви большую пластическую выразительность и легкость. Белые пилястры, колонны, карнизы, позолоченные капители, картуши и орнаменты выделяются белизной и сиянием позолоты на фоне бирюзовых стен. Подобно внешнему виду, торжествен и наряден интерьер. Вертикали пилястр, тяги на стенах подчеркивают стремление ввысь, легкость, изящество архитектурных форм. Иконостас, лепные украшения купола мерцают мягким блеском позолоты и прекрасно гармонируют с ясным, залитым светом средокрестьем.
Иконостас является главным акцентом в интерьере, на его ярко-красном фоне хорошо выделяются позолоченная резьба и скульптура. Он изготовлен но рисункам Растрелли в Петербурге. Живопись основных икон исполнена художниками А.П. Антроповым и Г.К. Левицким-Носом. Икона «Выбор веры князем Владимиром» принадлежит кисти неизвестного художника, а икона «Проповедь апостола Андрея на берегу Днепра» - художнику П.Т. Бориспольцу.

© Г.Н. Логвин, Украина и Молдавия, «Искусство», М., 1982 г.