На центральной пирамиде расположились четыре ряда кокошников, а у приделов их было по три. Барабан главного купола был световым, с узкими прорезями окошек. Он опирался на распалубку, которая прорезала сомкнутый свод. Благодаря такому решению небольшой храм казался внутри просторнее и выше. В стенах церкви были прорезаны окошки с простыми наличниками.

В начале XIX века при князьях Юсуповых храм частично перестроили. Оригинальную композицию нарушили в угоду канонам классицизма: юго-западный придел разобрали и перенесли симметрично северо-восточному, увеличили крытые паперти. «Огненные» завершения, за которыми было сложно ухаживать, заменили на простые четырехскатные кровли, небольшие окна растесали. К западу от храма возвели трехъярусную колокольню со шпилем, до наших дней она не сохранилась.

В 1826 году церковь с северной стороны обнесли оградой из камня, декорированной мелкой галькой. В центре ограды установили святые ворота, а по бокам — деревянные трехъярусные башни со шпилями.
В советское время усадьбу Архангельское национализировали и превратили в музей. Церковь в 1964–1965 годах реставрировали: разобрали классицистическую колокольню, на центральной части и северном приделе восстановили «огненные» завершения. Верхнюю часть придела оставили такой, какая она была, а окнам вернули первоначальную форму.

 
К середине 1818 года строительство было закончено. Сцена с ярко выраженным уклоном имела все необходимые приспособления для смены декораций и различных сценических эффектов. Четверть объема здания отвели под артистические.

Театр в Архангельском сохранился до наших дней почти в первозданном виде. В нем остались не только элементы убранства зрительного зала и театральной машинерии, но и подлинные декорации Гонзаго, не сохранившиеся ни в одном из европейских театров по его проекту. Первоначальный облик почти всего ансамбля декораций воссоздают акварели, выполненные в 1820-х годах художниками, которые работали в усадьбе.

В театре можно было ставить любые спектакли: драматические, оперные, балетные и другие. Но прежде всего в Архангельском планировали показывать спектакли декораций.

Суть таких постановок заключалась в смене на сцене театра разных архитектурно-пространственных картин, иногда под музыку, но без участия актеров. Спектакли декораций появились в Западной Европе еще в XVII веке. Архитектор Гонзаго называл их «музыкой для глаз».

Для таких спектаклей Гонзаго написал занавес, который как бы продолжал архитектуру зрительного зала, и несколько перемен декораций. Ученым удалось подтвердить, что он создал десять элементов, но некоторые современники полагали, что их было двенадцать или даже более. До наших дней сохранились только четыре — «Храм», «Таверна», «Тюрьма» и «Мраморная галерея», а также занавес.

Однако в праздничный вечер полностью представить высоким гостям задуманный сюрприз Юсупову не удалось. По словам очевидцев, в театре декорации сменили только три раза, что вызвало недовольство императора.