L'extérieur est en crépi, et l'intérieur est en bois. Son plan est rectangulaire et l'intérieur est en amphithéâtre. Son plafond est plat.
Le carillon de la cathédrale Sainte-Anne fut bénit le 17 mai 1970 par Mgr Charles-Henri Lévesque, évêque du diocèse de Sainte-Anne. Il compte trois cloches baptisées Anne, Bruno et Charles-Henri, la première en l'honneur de sainte Anne et la troisième en l'honneur de l'évêque du lieu. Deux cloches ont été fondues par la fabrique Crouzet et Hildebrand (F. Crouzet et Aimé ou Auguste Hildarand), fondeurs de cloches à Paris au 19e siècle ou à Louviers, Eure (27), et proviennent de l'église Saint-Henri de Montréal. Ce sont les deux grosses cloches, elles sonnent Ré et Mi. La troisième cloche a été coulée pour la cathédrale par la fonderie Dominique Bollé, à Saint-Jean-de-Braye, Orléans, elle sonne Fa. Au total, elles pèsent 3 529 kg.
La cathédrale compte plusieurs sculptures de Médard et Julien Bourgault, et comporte une grande verrière moderne derrière le maître-autel dans le chœur, oeuvre de Michèle Tremblay-Gillon, artiste paysagère et professeure d'histoire de l'art au Cégep de l'Outaouais.