El templo de un diseño vanguardista tiene unos 900 m² de superficie con los locales parroquiales anexos, y grandes alturas que van desde los 28 metros de la Capilla del Sacramento hasta los 21 metros de la Cruz. El edificio, que mira a oriente, ha sido calificado por el propio Rafael Moneo como «generoso en sus espacios y muy modesto en sus materiales». Destaca su planta en cruz quebrada y su condición no estrictamente simétrica, con la que según su autor «pretende reflejar las tensiones del mundo de hoy».

Destaca en esta iglesia su luminosidad propiciada por diferentes vanos abiertos en el techo que permiten que los rayos que penetran por estos, se reflejen en las paredes de estuco blanco que cubren el hormigón por dentro y fuera del templo. Este juego de luces dibuja una gran cruz asimétrica en el techo.

La planta del edificio, al modo de las grandes catedrales, tiene forma de cruz y anexo se halla un edificio en forma de L. A la izquierda de la nave principal está la sacristía y el baptisterio, y a la derecha, la Capilla de la Reconciliación y la Capilla del Sacramento en donde se encuentra una gran vidriera y el sagrario. La vidriera ha sido diseñada por el propio arquitecto y hecha de alabastro procedente de Cintruénigo. El ventanal, que evoca a tiempos del románico, cuenta con cuatro motivos hechos con cristal: una cruz que representa la imagen de la propia iglesia, un sol y dos figuras de la luna en fases distintas.

La iluminación artificial consiste en una serie de lámparas cónicas suspendidas de una red de tensores, inspirada en el sistema de la Mezquita Azul de Estambul, que forma una especie de cubierta cercana a las cabezas de los feligreses, lo que contrasta con las altas paredes del templo y la distinta iluminación natural del techo.

• En parte del sótano del edificio, por un acceso diferenciado y a otro nivel de la entrada al templo, se han instalado un aparcamiento y un supermercado,^[6]​ aunque el propio Moneo ha destacado que «debajo de la iglesia hay suelo firme sin sótanos».^[7]​
• En el proyecto técnico presentado en febrero de 2008 en el Ayuntamiento de San Sebastián, se estimaba que el presupuesto de la obra ascendería a 10,6 millones de euros. El aforo de la iglesia es para 400 personas.^[8]​

• Su órgano, cofinanciado por la Diputación de Guipúzcoa fue realizado por la compañía alemana Klais Orgelbau (Johanes Klais Bonn).
• El retablo principal del altar es obra del pintor Javier Alkain.
• Adorna la entrada de la iglesia una imagen de una Virgen con niño realizada en bronce, obra del escultor José Ramón Anda.^[9]​

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• La iglesia de Moneo paso a paso por Jonathan Chanca. Consultado 16/05/2011.
• Moneo y Munilla visitan la iglesia que están construyendo en Donostia, en EITB.com. (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última). Consultado el 16/05/2011.
• La iglesia de Moneo casi a punto, en Arkitekturaz.com. Consultado el 16/05/2011.
• Inauguran la 'iglesia de Moneo' de San Sebastián. Vídeo en "EITB.com" de 15/05/2011 (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última). Consultado el 16/05/2011.