Si miramos la fachada de la iglesia apreciaremos su traza, originariamente románica, observando las dovelas de la puerta y el menaje medieval de sillar de piedra rojiza. Veremos también la reforma del siglo XVII, con la puerta de estilo clásico de mármol del país, sobrepuesta a la anterior ya un nivel superior.
La iglesia, terminada en 1228, es de una sola nave, sin transepto, orientada a levante y con ábside semicircular, hoy perdido, enmarcado por cabecera rectangular. La bóveda, de cañón apuntada y con tres arcos de sección rectangular (que descansan sobre ménsulas) que compartimentan el espacio. Su estilo, románico de transición, tiene el carácter de las construcciones de la Cataluña Nueva.
Plano iglesia
Los siglos XVII y XVIII fueron una época de gran esplendor de la cartuja, en la que floreció una escuela de pintura importante que enlaza la tradición pictórica catalana con las escuelas peninsulares e italianas. La iglesia fue de nuevo y se le dio un aire barroco.
Se construyó la gran capilla del sagrario detrás del ábside con la que comunicaba por otra puerta. La vuelta fue decorada por Fray Joaquín Juncosa con 36 cuadros. La decoración de la cornisa para abajo, con escenas sagradas y de la vida de Cristo, era obra de Fray José Juncosa, Jaume Pons y Lluís Pascual.
La iglesia disponía, siguiendo la norma cartujana, de dos coros: uno para los padres y otro para los hermanos.
El capilla del sagrario, anexo a la iglesia, de planta cuadrada, cubierto con cúpula esférica sobre conchas y con linterna, era obra fechada en 1696 del cartujo Fray Félix Artigas. En el centro el tabernáculo era una joya artística realizada en mármol y jaspe con gran número de esculturas esculpidas por Isidre Espinal, Fray Salvador Illa y Lázaro Tramulles.