Construída em estilo neogótico, a Igreja foi projetada em 1866 pelo arquiteto Padre Clavelin. Somente em 1886 foi iniciada sua construção que durou pouco mais de meia década, sendo concluída em 1892. O templo é composto por uma graciosa fachada, de projeto de inspiração romântica – antes, portanto, do ecletismo vigente a partir da década de 1870 – com campanário alto e um trabalho de acabamento que parece ter sido feito de renda. No interior da igreja, os destaques são as pinturas inspiradas em monumentos góticos franceses. Funciona ao lado da igreja, o Colégio Imaculada Conceição, cuja criação foi decidida pelo Imperador D. Pedro II para a educação das meninas da Corte, aproveitando a chegada ao Brasil das Irmãs Vicentinas. Fachada em bloco único, dividida em três segmentos, um central, com a porta única em ogiva alongada com arquivoltas, e dois laterais, com janelas duplas em ogiva alongada protegidas por frontão triangular. Esses segmentos são limitados por quatro grandes pilastras que terminam em pináculos decorados com nichos e imagens.