Nhà thờ Ba Chuông xây dựng năm 1962. Tác phẩm của Kiến trúc sư Võ Văn Tần với mặt tiền hình quả chuông úp và tháp chuông với ba tầng chuông. Chính do kiến trúc đặc biệt này mà từ đó nhà thờ được gọi là Nhà thờ Ba Chuông.

Ngôi nhà thờ mới do Kiến trúc sư Anthony Phạm Ngọc Anh thiết kế, gửi gắm nét văn hóa Việt vào công trình. Mô phỏng những ngôi đình Việt cổ với các đầu đao uốn cong vút lên trời được kết hợp xây dựng với vật liệu hiện đại, bền vững.

Dựa theo quan niệm cổ về trời tròn đất vuông, thánh đường thiết kế vuông vức như mặt đất được tứ phương trấn giữ. Bên trong thánh đường có mái vòm tròn tượng trưng cho bầu trời.

Vì đặt trong vị thế trời tròn đất vuông nên toàn bộ nhà thờ được phủ màu xanh mát như cây cối, bao gồm màu xanh từ đá cẩm thạch tự nhiên và từ kính phản quang thủy ngân. Hai loại vật liệu truyền thống và hiện đại kết hợp với nhau tạo nên màu sắc đầy sức sống của thánh đường.

Tháp chuông vẫn giữ nguyên ba tầng chuông với ba quả chuông đã quen thuộc với giáo dân và dân chúng. Trên đỉnh tháp là thánh giá và các đầu rồng trên đầu đao đều quay đầu về phía thánh giá.

Cánh cửa gỗ quý mở ra với hai con rồng quay ra ngoài.

Trên các cánh cửa gỗ quý có hình thánh giá mà tâm là hình tròn với các họa tiết truyền thống, kèm theo hình ảnh tứ linh với phù điêu Long Ly Quy Phụng bằng đồng.

Tượng thánh Martino dưới các đầu đao.