Le Frauenkirche a été construite en brique rouge en gothique tardif. Ses dimensions sont de 109 mètres sur 40. Les deux tours ont de 99 mètres de hauteur, avec une tour plus grande que l'autre de 12 centimètres. La conception originale prévoyait des flèches aiguës pour compléter les tours, tout comme la cathédrale de Cologne, mais elles n'ont jamais été construites par manque d'argent. Au lieu de cela, les deux dômes ont été construits pendant la Renaissance, et d'aucuns les trouvent mal adaptés stylistiquement au reste du bâtiment. Pourtant ils sont aujourd'hui le symbole de Munich. La forme du dôme dans le vocabulaire architectural de l'époque est une figuration de la Jérusalem céleste.
La cathédrale se présente sous forme d’église-halle à trois nefs, c’est la dernière des églises de ce style à avoir été construite dans la ville des Wittelsbach.