Выстроенная в стиле петровского барокко, Трёхсвятительская церковь является одной из первых каменных церквей города. Особенно ценно то, что вид храма за четверть тысячелетия не изменился. Однокупольное, украшенное строгими пилястрами и наличниками здание, с востока завершается большой трёхгранной апсидой и имеет два входа: западный и южный. Внутри храм поражает обширным алтарём, необычным сомкнутым центральным сводом, мощными столпами несущими крестовые своды, на которых устроены вместительные хоры. Уникальное здание церкви Трёх Святителей Вселенских не имеет аналогов в русской церковной архитектуре и в ансамбле с Андреевским собором является украшением С.-Петербурга.