L'église est de style néoclassique, conçue selon le modèle des basiliques paléochrétiennes.
La façade est dominée par un porche, d'inspiration italienne, à 2 niveaux, entre lesquels est gravée l'inscription latine Domus dei porta cœli venit adoremus. Le premier comporte des pilastres d'ordre corinthien et, de part et d'autre de l'entrée, deux niches abritent la statue des deux saints patrons de l'église, due à Antoine Laurent Dantan. Le second est percé, en son centre, de trois baies en plein cintre et orné de pilastres d'ordre composite. L'ensemble est couronné d'un fronton triangulaire et flanqué de deux tours, un des ajouts de travaux exécutés en 1930, coiffées d'une coupole en cuivre.
La nef est séparée des bas-côtés par un alignement de colonnes doriques, cannelées dans leur partie supérieure, qui supportent une rangée de fenêtres hautes. Le vaisseau central est couvert d'un plafond à caissons en bois peint.
Le chœur, élargi lors des travaux de 1930, est éclairé par des vitraux dus au maître-verrier Charles Champigneulle, représentant le Christ, saint Pierre, saint Paul et les deux saints patrons de l'église.