Композицией здание восходит к типу украинских трехсрубных церквей. Декор фасадов выполнен в традициях русской архитектуры XVII в. В первой половине XIX в. к церкви пристроен придел с юга и притвор с портиком в формах классицизма с запада. В 1957 г. под наслоением живописи XIX и XX вв. были обнаружены фрагменты росписи XVIII в. Постройки вокруг Ильинской церкви — колокольня, бурса, ворота и ограда — составляют цельный архитектурный ансамбль. Ансамбль Ильинской церкви является одним из архитектурных акцентов в застройке набережной Днепра и формирует первый план силуэта застройки Подола.