La facciata è caratterizzata da due ordini, quello inferiore idealmente ampliato dai due finestroni corniciati con chiave d’arco che fungevano da ossari. I portali, realizzati dalla religiosa ed artista suor Angelica Ballan sono tre: più semplici i laterali, con arco ristretto sormontante la conchiglia, più articolato quello centrale, con porta sagomata sormontata da stemma con architrave retto da mensole a doppia voluta e reggente a sua volta il timpano triangolare con grande mensola centrale. L’ordine superiore della facciata si restringe a tre campate.
Le esterne lisce sono occupate da statue d’inizio novecento, le due laterali ridotte ad eleganti volute centinate con ricciolo intermedio.
La campata centrale è caratterizzata da fasce doppie, finestrone con cornice centinata, fregio superiore e timpano triangolare.
Il raccordo con la navata è ottenuto mediante pareti convesse che continuano il motivo del cornicione.
Sul centro della facciata della chiesa, una lapide in pietra, ricorda la consacrazione del tempio da parte del cardinal Giuseppe Pozzobonelli nel 1775: il 17 settembre, terza domenica del mese.
Altro tratto caratteristico della chiesa arlunese è il sagrato, contraddistinto da una lunga balaustra in colonnine di granito (detta popolarmente la sbàra d’Arlügn) che racchiude tutto il piazzale e che venne realizzata per la prima volta nel XVIII secolo in sostituzione del precedente filare di gelsi che attorniava la piazza della chiesa.
L’interno della chiesa è ad una sola navata a cinque campate, con soffitto a botte scandito da arconi e lunette finestrate. Sopra l’altare maggiore la cupola si rileva non finita, cioè ribassata.
Secondo alcune testimonianze il progetto comprendeva una cupola ed un campanile simili a quello di un altro santuario della zona.
Il presbiterio è a ottagono irregolare con transetti affiancati alla cappella invernale, alla sacrestia e al coro semicircolare, con catino e pennacchi.
Dietro all’altare sono poste due finestrelle absidali con pregiato contorno roccocò.
L’altare maggiore è in legno di epoca settecentesca, con quattro angioletti bianchi che sovrastano il tempietto, sopra le colonnine corinzie.
L’altare è intagliato finemente e sotto la vernice color finto marmo che lo riveste dal secolo scorso, rivela che all’origine era tutto laminato in foglie d’oro puro.
Le pareti della navata si alternano fra cappelle e nicchie con coretto.
La prima cappella di destra è dedicata a San Carlo Borromeo a cui segue quella del Sacro Cuore di Gesù; a sinistra, partendo sempre dall’ingresso, troviamo il battistero, la cappella di Sant’Anna e quella della Madonna del Rosario.
Nella chiesa parrocchiale è custodita la statua della Beata Vergine del Rosario commissionata nel 1724 all’intagliatore milanese Melchiorre Bovone, voluta per arricchire la confraternita del S. Rosario.
Ai lati dell’altare sono visibili due affreschi ad opera del pittore Gaetano Barabini.
L’affresco della cupola è invece opera del pittore arlunese Rodolfo Gambini e del fratello Giuseppe.