La Chiesa a pianta centrale è preceduta da due grandi scale laterali a sviluppo curvilineo convergenti verso il portico. Il vano centrale interno è coperto a cupola (dove è rappresentata la salita al cielo di San Carlo con i Santi Ambrogio e Simpliciano, affrescata dal Giussani) ed è alleggerito da profonde nicchie e cappelle con altari minori; il grande sviluppo verticale dell’invaso interno è sottolineato dalle altissime colonne in granito, montate su un dado e concluse da capitello composito; le colonne poste ai lati dei 3 fornici laterali maggiori (contenenti altari di squisita fattura), sostengono timpani a loro volta inseriti entro linee di cornice poste all’attacco della cupola. Oltre la zona absidale un corridoio immette nella sagrestia quadrata, coperta a padiglione e nella cosiddetta “camera di San Carlo” riproducente appunto la camera della Rocca ove nacque il Santo, l’ambiente, di impianto rettangolare, ha un elegante soffitto a cassettoni. Esternamente il corpo dell’edificio presenta un dichiarato impianto cruciforme con raccordi curvilinei nell’area absidale: le superfici sono caratterizzate dalla trattazione a bugnato liscio dei sotterranei e dalle finestre con cornice e timpano scandite da lesene joniche nella zona superiore. La cupola appare mascherata da un tamburo ad angoli smussati, alleggerito da grandi finestre e percorso da lesene joniche lisce montate su zoccolo, in parte assiali a quelle inferiori. La facciata è caratterizzata dall’atrio porticato neoclassico, al quale si accede mediante due scale curvilinee