Toàn bộ công trình được xây dựng bằng đá ở nơi quanh năm mây mù bao phủ nên các phiến đá đều ngả màu rêu phong khiến ngôi thánh đường càng trở nên trầm mặc.
Vốn là một thung lũng hình lòng chảo, khu du lịch Tam Đảo (thị trấn Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc) được ví như "Đà Lạt thu nhỏ" ở xứ Bắc. Khi khám phá ra thung lũng rộng 253ha, trên độ cao 900m này năm 1902, người Pháp đã nhanh chóng biến Tam Đảo trở thành nơi nghỉ dưỡng lý tưởng bậc nhất Đông Dương, dành cho các quan chức của họ.
Với 145 tòa biệt thự, sân thể thao, sàn nhảy, hồ bơi, nhà thờ… được bố trí trên những con đường lượn quanh các đồi, dốc cao thấp dần khiến Tam Đảo mang vẻ đẹp phương Tây lãng mạn. Một trong những điểm nhấn của Tam Đảo là khu vực nhà thờ đá, được khởi dựng từ năm 1906 với ngôi nhà sàn lợp lá ban đầu. Đến năm 1937, nhà thờ Tam Đảo mới được xây dựng lại bằng đá theo mô hình kiến trúc Gothic. Nhà thờ đá Tam Đảo hiện do Họ giáo Tam Đảo quản lý đặt dưới sự chỉ đạo của Giáo phận Bắc Ninh.
Hầu hết các công trình ở Tam Đảo mà người Pháp xây dựng đã bị chiến tranh tàn phá. Duy nhất nhà thờ đá còn lại khá nguyên vẹn, bên cung đường dẫn lên đỉnh núi Thiên Nhị, tại trung tâm thị trấn Tam Đảo. Hai bên sườn của nhà thờ có nhiều bậc đá và khoảng sân rộng bao quanh bằng hàng cửa cuốn rộng rãi và thoáng đãng. Ngay bên trái cửa thánh đường có một tháp chuông hình trụ vuông cao 18m cũng được xây bằng đá. Các mặt tháp chuông được trang trí bằng những ô gạch hoa màu đỏ, ở giữa có hình cây thánh giá.
Để đảm bảo an toàn cho tín hữu, phía đường lộ được xây dựng một vòm cửa bằng đá xanh. Vòm cửa nào cũng có hình bán nguyệt, có mặt bằng để khách ngồi nhìn ngắm thị trấn bên dưới. Thị trấn xinh đẹp mà vòm cửa cũng đẹp xinh, có thể xem là một tác phẩm mỹ thuật làm tôn vẻ đẹp vốn có của nhà thờ.
Bên trong gian thánh đường bố trí khá đơn gian, ở giữa không có các hàng trụ như thường thấy, hai bên vách có nhiều ô cửa vòm được trang trí bằng những bức tranh kính màu vẽ các sự tích liên quan đến nhà thờ và Chúa. Những bức tranh trang trí bằng kính màu theo nghệ thuật Mosaic về Thánh hay sự tích ra đời của Chúa Giê-su tràn đầy huyền bí, để lại nhiều cảm xúc…
Đứng ở thung lũng Tam Đảo, bất cứ nơi nào cũng nhìn thấy nhà thờ đá in hình trầm mặc giữa rừng thông vi vút lá gió trên sườn núi, điểm đến không thể bỏ qua đối với mọi du khách khi đến nghỉ ngơi, tĩnh dưỡng ở Tam Đảo./.