教堂总体平面呈双十字结构

新天安堂的设计师是英国建筑师道达尔，是当时上海极少数拥有英国皇家建筑师学会会员身份的正规建筑师之一。他为教堂确定的建筑风格为哥特复兴式，在中部设计了一座高达33米的钟塔（曾是苏州河南岸的制高点），在其东西两侧各有一个礼拜堂，因此教堂的总体平面呈双十字结构。教堂的外墙系青砖和红砖相间砌筑。可惜后来遭到了破坏，2010年教堂已重修，预作为他用。