Công trình nhà thờ gỗ gồm tháp và hành đường, nổi bật với tòa tháp 5 tầng cao 30 m.
Hành đường được có diện tích 580 m2, được làm từ 350 m3 gỗ dổi, gồm 7 vì, 6 gian, trùng thiềm điệp ốc (2 tầng, 4 mái). Do 10 người thợ Nam Đàn và Thanh Chương làm trong thời gian 6 tháng.
Trên cung thánh, tất cả những đồ thờ bằng gỗ cũng được người thợ ở đây chạm khắc tinh tế.
Xung quanh nhà thờ gắn 14 đường thánh giá làm từ gỗ đinh hương, chạm khắc những hình ảnh miêu tả cuộc đời khổ nạn của chúa Giê Su từ lúc bị bắt đến lúc bị hành hình.
Kết cấu vì, mái của nhà thờ kiểu chụp chuyền, thấy rõ nhất từ trên xà ngang.
Các cột kê trên xà ngang nối tiếp làm trụ cho các đường hoành cũng được chạm trổ tinh xảo.
Hệ thống chụp chuyền có nhiều hoa văn thanh, nhẹ, đẹp mắt.
Khung nhà thờ được nâng đỡ bởi hệ thống 28 cột gỗ chia thành 4 dãy, trong đó 2 dãy cột chính cao 8m, chu vi mỗi cột 130cm. Ngoài ra, trên các xà dọc còn có hệ thống cột phụ.
Trên những cánh cửa gỗ lớn, được chạm khắc các hình ảnh về Thiên Chúa sống động.
Dưới mái ngói, các bộ phận hoành, rui, mè tạo thành một mảng kín.
Giữa 2 tầng mái là một hệ thống ô kính xuyên sáng chạy dài.
Những cầu thang lên gác cũng thiết kế hoàn toàn bằng gỗ.
Nhà thờ giáo xứ Đại Yên được đánh giá là công trình độc đáo trong vùng, để lại nhiều ấn tượng cho khách tham quan, chiêm ngưỡng.
