Au XVIe siècle, l'historien M. de Bras nous renseigne à propos d'un contre autel et d'un tableau présents dans cette église, dans les termes suivants:
Dans la même église des Carmes un Trespassement de Notre Dame placé au-devant du pupitre et eslevé à grands personnages de la Vierge Marie et des douze Apostres selon le naturel et si bien représentez qu ils sembloyenl déplorer le trespas de ceste Vierge mère.
Au XVIIe siècle, un maître-autel a été monté dans l'église. Après la Révolution, il a été remonté dans le transept sud de l'église Saint-Jean de Caen. Cette œuvre du XVIIe siècle, endommagée en 1944, a été classée au titre d'objet le 2 décembre 1975. Des statues sont posées de chaque côté de l'élévation du retable : à gauche, saint Joseph et à droite sainte Thérèse d'Ávila. Au centre, on trouve une statue de taille plus réduite représentant sainte Catherine. Le centre du retable est orné par une toile représentant l'Annonciation. Cette toile ne semble pas avoir été conçue pour ce retable. Alors que l'ensemble date de la fin du XVIIe siècle, il semble que le tableau soit antérieur à 1620.
Deux nefs composaient l'église de ces religieux. La nef la plus petite était couverte d'une voûte en pierre ; l'intersection entre les arceaux aux arêtes prismatiques était ornée de clef.
La voûte de la nef principale était en bois. La voûte en berceau reposait sur des lambris sur laquelle on avait représenté l'histoire de la vie de Jésus.
Ces panneaux ont en fait été peints par le frère Lucas La Haye (ou Delahaye), premier maître de Robert Tournières, qui se serait fortement inspiré de la Mise au tombeau du Christ du Titien et du Portement de Croix d'Eustache Le Sueur.
Au milieu du XIXe siècle, les murs étaient encore couverts d'un semis de fleur de lys et de monogrammes réalisé à la peinture à l'eau grâce à des pochoirs.
Au nord de l'église, s'ouvrait un portail en saillie sur la façade. Il formait une sorte de loggia aménagée entre deux contreforts et ornée d'une balustrade percée d'orifice en quatre-feuilles.