Din punct de vedere arhitectonic, biserica este o îmbinare între stilul bizantin si cel gotic, prezentând un plan treflat cu pronaosul dreptunghiular, naosul triconic, deasupra caruia se înalta o turla si altarul, iar prin dimensiuni (lungime interior-21,50 m, lungime exterior-24,10 m, latime interior-5,70 m, latime exterior 8,40 m, latime în dreptul absidelor laterale-12 m, înaltime la streasina-9 m, înaltime la calota turiei-21,50 m, înaltimea turlei la exterior-26 m, raportul lungime/latime fiind de 3,7), întareste impresia de suplete si eleganta. La exterior, biserica era initial decorata cu piatra de cariera, dar în timpul lui Petru Rares a fost pictata. De altfel, este cea mai veche biserica din Moldova care a avut pictura exterioara, însa cu timpul s-a deteriorat si în 1791, cu ocazia unor lucrari de reparatii efectuate de spatarul Mihai Racovita, a fost tencuita si varuita. În 1897, cu ocazia restaurarii, tencuiala, care înca nu cazuse, a fost înlaturata complet, putându-se deslusi programul iconografic exterior. El cuprindea: Judecata de apoi, pe fatada vestica, Arborele lui Iseu, pe fatada sudica, Cinul, pe absidele laterale si absida altarului si Imunul acatist cu Rugul în flacari si Asediul Constantinopolului, pe fatada nordica. Din nefericire restauratorii au înlaturat pictura, care nu era chiar asa de stearsa ca sa nu se poata reface, punând în loc actualul parament din piatra aparenta, cioplita sub forma de mici dreptunghiuri. Un brâu median, alcatuit din patru rânduri de caramizi smaltuite (verde, galben, brun, vânat) înconjura biserica si împarte acest parament de piatra în doua registre inegale. Deasupra paramentului de piatra sunt doua rânduri de ocnite, despartite prin trei rânduri de caramizi rosii. Ocnitele de la rândul inferior sunt mai mari, iar între arcurile lor prezinta rozete-disc smaltuite. Deasupra ocnitelor mici, sub streasina, sunt trei rânduri de rozete-disc smaltuite, despartite între ele prin rânduri de caramizi din care doua sunt smaltuite. Rozetele -discuri, cu culori diferite, prezinta diverse figuri: capul de zimbru cu un personaj, cu doua personaje, patrupedul androcefal, lei în doua feluri, sirena cu doua cozi, steaua cu raze încovoiate, grifonul, alt grifon si doi balauri încolaciti. Golurile dintre rotundurile rozetelor-discuri sunt umplute cu niste mici triunghiuri de oala, cu un vârf ascutit la mijloc, iesit afara.
Absidele sunt poligonale, cele laterale au câte 5 laturi, iar cea a altarului 7 laturi. Fiecare latura prezinta firide cu arcuri frânte de la arcade, iar deasupra este câte o rozeta. Cele trei abside prezinta câte o fereastra mica cu chenare dreptunghiulare, dar cu marginea interna sub forma de arc frânt.
Ferestrele pronaosului în arc frânt, câte doua pe fiecare latura, apartin stilului gotic. Ele prezinta trei câmpuri despartite prin doua menouri din piatra profilata, iar la partea superioara timpanele au câte trei cercuri întretaiate, încadrate în altul mai mare.
Contrafortii, elemente de inspiratie gotica, în numar de 5, din care doi în dreptul naosului si trei în dreptul altarului, sunt din piatra cioplita, cu copertine.
Turta de deasupra naosului, de forma octogonala, din caramida aparenta, se sprijina pe doua baze stelate cu câte opt vârfuri. Baza inferioara este compusa si are 24 laturi, iar cea superioara este simpla, deci cu 16 laturi. Cele dcua baze stelate prezinta ocnite, iar la prima apare si un rând de rozete-discuri smaltuite. Pe fetele cardinale ale turlei sunt patru ferestre dreptunghiulare cu chenar din piatra si arcade, iar pe celelalte fete se gasesc patru contrafort! cu copertina si cu un mic fronton triunghiular. La partea inferioara si superioara se dezvolta câte un rând de ocnite, iar sub streasina trei rânduri de rozete-discuri smaltuite. Acoperisul turlei este în forma prismatica cu marginea largita, învelit cu tabla de cupru, dar pâna în 1904 era din sindrila sub forma de palarie. Crucea, tot din cupru, are capace rotunde atât la încheietura cât si la fiecare brat.
Acoperisul pronaosului si absidelor, de asemenea din cupru, este mai simplu, cu coame drepte si line, iar cele doua cruci de la extremitati sunt identice cu ale turlei.
Portalul de la intrare, de factura gotica, prezinta doua chenare din piatra cu muluri. Cel exterior este dreptunghiular, iar cel interior se termina la partea superioara în arc frânt.
Dupa ce am intrat în biserica, observam ca pronaosul are o calota oarba sprijinita pe doua serii de câte patru arce, procedeu folosit pentru prima data în Moldova, simbolizând, probabil, lumina eterna. Peretele despartitor, cu usa dintre pronaos si naos, a fost înlocuit de Radu Mihnea cu o arcada larga. Naosul prezinta în interior abside laterale semicirculare, iar în partea centrala, deasupra, se ridica tot pe patru arcuri, tamburul cilindric al turlei prevazut la partea superioara cu o calota mica. Absida semicirculara a altarului se termina la partea superioara cu o semicalota, despartita de arcul rasaritean al naosului prin doua arcuri mai late.
