Chiesa a navata unica di cinque campate, orientata, con cinque cappelle laterali per parte.
Il presbiterio, entro il quale sono collocati l’altare maggiore e l’altare pre-conciliare, è sopraelevato di due gradini rispetto al corpo longitudinale ed è separato dalla navata mediante una balaustrata marmorea.
Il presbiterio è concluso da un’abside semicircolare entro la quale sono collocati i sedili lignei per il coro.
Dal presbiterio è possibile accedere ad una sacrestia, collocata sul lato meridionale della chiesa.
Particolarmente pregevole il soffitto ligneo a cassettoni decorati con rosette e croci che copre la navata.
La stessa tipologia di copertura, anche se più bassa, si riscontra anche nelle prime cappelle occidentali di ogni lato.
La cappella di san Carlo è coperta da una volta a padiglione piatta e con imposta più alta rispetto a quella delle altre cappelle, che sono invece coperte da volte a botte unghiate.
Il presbiterio è coperto da una volta a crociera mentre l’abside da una semicalotta.
Lo spazio interno riceve luce da tre finestre rettangolari in facciata: una centrale di maggiori dimensioni e due laterali più piccole.
Inoltre, una coppia di finestre rettangolari illumina l’ultima campata settentrionale.
Nello spazio presbiteriale, infine, si nota un’unica apertura archivoltata realizzata nella parete dell’emiciclo.
Il fonte battesimale, realizzato nel 1765, è collocato nella prima cappella settentrionale.
XVI secolo – L’attuale edificio è stato costruito nei primi anni del XVI secolo, quando Nosate divenne parrocchia indipendente da Turbigo e Castano
XVI secolo – Un disegno databile al 1570 e allegato alla visita pastorale di San Carlo Borromeo mostra l’assetto planimetrico della chiesa nel terzo quarto del XVI secolo. L’edificio constava di una pianta rettangolare ristretta rispetto all’attuale terminante con un’abside semicircolare.
Scavi archeologici hanno portato alla luce strutture riconducibili a questa fase: i resti dell’antica facciata, più arretrata rispetto all’attuale e posta a metà della seconda campata; una parte del sagrato originale della chiesa; infine, nel presbiterio sono state portate alla luce le tracce di fondazione dell’abside semicircolare.
1735 – Nel 1735 venne sopraelevata la torre campanaria. Nel 1738 ebbero inizio i lavori di restauro che portarono a modificare la struttura planivolumetrica dell’edificio ecclesiastico, optando per una struttura a cinque campate con cappelle laterali. La prima fase dei lavori si concluse l’anno successivo con la posa in opera del nuovo altare.
Nel 1756 venne costruita l’attuale cappella del crocifisso, in origine dedicata ai Magi. La cappella fu voluta dal marchese Scaramuzza Visconti e recava come pala d’altare la tela dell’Adorazione dei Magi, ancora oggi conservata.
Nel 1765 venne realizzato il Battistero nella terza campata della chiesa, rimuovendolo dalla cappella ora dedicata alla Madonna del Carmine.
XX secolo – Nuovi lavori di ampliamento svolti nei primi anni del XX secolo portarono alla struttura odierna.