虽然在该建筑中源自拜占庭时代的十字形平面布局仍然依稀可见，但教堂的空间构成和外观方面已经相当彻底地本地化了。建筑的上部结构由高度不一的大小9座高塔组成，塔基本为砖结构，塔顶部为洋葱形，表面贴有色彩鲜艳的面砖。中央塔为八角形，高46m，整个建筑的外轮廓线从四面向中央塔逐渐升高，呈金字塔形。室内空间如同建筑的外观，着重强调了空间的上升性。建筑的室内比较简朴，装饰主要集中在外观上，除西方的建筑元素以外，还有来自俄罗斯、伊斯兰以及印度的装饰手法。圣瓦西里教堂对俄罗斯独自的教堂建筑风格的确立有重要影响，并成为复制的范本。