La Iglesia tiene tres naves de piedra con bóveda de ladrillo; la central ancha y alta, el arco del sotacoro es distendido y el barandal del coro alto labrado y dorado. A los lados de los ventanales altos hay lienzos con la Vida de la Virgen.
El templo posee altar mayor dorado y neoclásico con su sagrario de plata. Los demás altares son principalmente barrocos, destacando en la nave de la Epístola el retablo de la Sagrada Familia y en la del Evangelio los de la Dolorosa y del Señor de la Sentencia aunque el retablo de mayor prestancia es el de la Virgen de la Merced. Es barroco, labrado, dorado y con crecidas proporciones, tiene tres cuerpos y tres calles, cuatro columnas en el primer cuerpo y otras tantas, aunque menores, en el segundo, todas escamadas. Las columnas de abajo se apoyan en débiles templetes. La coronación es tan alta que se doblega al tocar el techo. En la base del retablo hay dos tablas policromadas sin duda anteriores al altar y que tratan dos episodios distintos: La Adoración de la Cruz y la Adoración de los Reyes Magos.
El púlpito es barroco, labrado, de color nogal y oro. La cátedra presenta cuatro nichos con imágenes de santos, terminando pobremente con labras fitomorfas; el tímpano guarda la imagen de san Pedro Nolasco; y el tornavoz, de pocas cresterías, cada una con dos pináculos, tiene su fondo escamado, linterna cilíndriaca y sobre ella un san Miguel Arcángel derrotando al demonio. No es de los mejores púlpitos del Cusco, pero tampoco uno más.
En la última capilla de la nave del Evangelio -la llamada Capilla del Nazareno- hay tres tumbas famosas. En efecto, en la cripta subterránea reposan en pocos metros de la tierra los que juntos no cabían en todo el Perú: Diego de Almagro, el Viejo, Diego de Almagro, el Mozo, y Gonzalo Pizarro.
Finalmente, al salir del templo, debe admirarse la torre. Es toda la piedra, bien trabajada, unida con argamasa con respiraderos pequeños y gran cornisa ornamentada. El campanario es de ocho arquillos situados entre ventiocho columnas. En lo alto se repite el juego de la cornisa, con pequeñas variantes, habiendo un templete en cada esquina. El tambor tiene ocho ojos y cuatro mirillas en forma de arco, la media naranja doce radios y remata en pináculo cilindrico que se angosta para recibir una cruz de hierro forjado. Es torre barroca, de columnas que llevan el escamado en la parte baja de su fuste. Es la torre más hermosa del Cusco.
En esta iglesia de los mercedarios cuzqueños es notable su sillería coral. Repite la doble ilera de esculturas paneladas, albergando indistintamente a santos y santas en los panelillos de la superior. Los asientos, puestos en dos filas y parcamente calados, tienen brazos y respaldos con logradas tallas fitomorfas. Las esculturas o relieves grandes de los santos -cada una con la cartela de su nombre- son obra de buena gubia, representando no sólo a los miembros del santoral mercedario sino también a los beatos, venerables y siervos de Dios de la Orden. Son labras adustas, con algo de primitivismo patético. La sillería en cuestión -posterior a 1657- está presidida por una gran talla de la Virgen de la Merced.
