La estructura parabólica de este templo, creada por el arquitecto Hernán Larraín Errázuriz, es una de las obras arquitectónicas más representativas de la ciudad.

De estilo moderno, de una sola nave, cuyo volumen se asemeja una bóveda, con dimensiones de 20 m de ancho, 52 m de largo, 20 m de alto y una sucesión de 11 arcos parabólicos separados por 5 m cada uno, permitiendo la iluminación interior. La intención del arquitecto es asemejar la unión de dos manos en oración.

El frontis posee un mural del artista chillanejo Alejandro Rubio Dalmati y en el interior cuenta con esculturas en madera de Peter Horn y Ferdinand Stufleser, artistas de origen europeo.

La cruz monumental campanario es de hormigón armado, de 36 m de altura; separada del templo, es erguida en memoria de las víctimas del terremoto del año 1939.

• 1939: el terremoto de ese año destruye totalmente el templo.
• 1942: en el mismo sitio en que estaba el anterior es colocada la primera piedra de este moderno templo. En el lado izquierdo de la estructura principal es construida una cruz monumental de hormigón armado de 36 m de altura, en memoria de las víctimas del terremoto de 1939, y cuenta con un carillón.
• 1960: es terminado, inaugurado y bendecido.
• 2014: la cruz monumental es restaurada. Es declarado Monumento Nacional en la categoría de Monumento Histórico.