Construit par l’architecte Soufflot, le monument est une manifestation du style néoclassique, très marqué par l’influence de l’Antiquité (fronton, plan en croix grecque, colonnes corinthiennes).
Les toiles marouflées, datant d’une époque où le lieu était redevenu une église (deuxième moitié du XIXeme siècle), présentent des figures monarchiques et religieuses de l’histoire de France. Elles sont l’œuvre de douze peintres de formation principalement académique, presque tous habitués des commandes officielles.
Enfin la présence du pendule de Foucault est à noter. Cette expérience scientifique installée par Foucault lui-même en 1851 est constituée d’une sphère métallique de 47 kg suspendue à un fil de 67 mètres. Elle démontre la rotation de la terre sur elle-même. En raison du grand chantier de restauration actuel, le pendule de Foucault a été déposé pour deux ans.