大稻埕教会建筑以彷歌德式(Gothic architecture)建筑为主调，据悉为「臺茶之父」李春生以福建厦门一带，西方传教士所建教堂为参考，立面特色为上面有西方歌德式对称式窗户、小尖塔和山牆，再加上希腊柯林斯式(Corinthian order，古希腊古典建筑的一种形式)之挺立、高大、古典柱头的双柱，将教堂立面做完美的三分切割，表达基督教父、子、圣灵三位一体的教义。
大稻埕教会旧礼拜堂建筑样式虽彷西方教堂图样建造，但立面洗石子装饰的山牆，融合经典中西风格，并有许多臺湾传统图案。山牆上方有流畅的曲线形山头，山牆两端，各有一座小尖塔，下方是一对彷柯林斯式柱头的柱子，在山牆中央有一扇周围有泥塑装饰的牛眼窗(西式建筑物上，兼具装饰与採光的圆形窗子，形状如牛的眼睛，故名牛眼窗)，下方有哥德式的尖拱和传统浮凋，是日治大正时期(公元1912年-1926年)大稻埕一带建筑常见的设计。
臺湾建筑形式一般都是开单门(城门、民宅)、3门(牌楼、寺庙)或5门(寺庙前殿、牌坊)…等单数门，很少见到双数门，大稻埕教会礼拜堂左、右各开一个门的建筑形式，在当时的建筑实属少见，主要为区隔男女分别由左、右入口进出，为保守的民风，设计新的教堂建筑观念。
民国96年(公元2007年)礼拜堂立面已损毁，为保留原样貌，并空出新建地兴建新教会大楼，于是旧礼拜堂整个地基挖起后，连同两侧砖牆向前推动6公尺，立面再使用原来的砖头，以原貌原图重新砌成。新大楼则设计成凹字型，让旧礼拜堂崁入新教会大楼中，此一特殊外观，在臺湾史无前例。
大稻埕教会是臺湾少数礼拜堂内，拥有大型管风琴的教会，这组由瑞士Mathis公司承製的40支音栓，有2,377支音管管件，机械式触键装置，建造于民国102年(公元2013年)，目前为全臺湾第四大管风琴组，于教友们唱圣歌时，散发庄严肃穆的旋律。