Świątynia ma nowoczesną formę architektoniczną i układ halowy z nawą główną oraz nawami bocznymi oddzielonymi prostymi kolumnami. Fasada kościoła jest otynkowana na biało, z elementami piaskowej okładziny wokół wejścia i okien. Nad wejściem znajduje się okno w formie koła oraz stalowy krzyż wznoszący się ponad dach.
Dominującym elementem prezbiterium jest Krzyż z San Damiano – ikonograficzne przedstawienie Ukrzyżowanego Chrystusa nawiązujące do średniowiecznego krzyża z Asyżu. W świątyni znajdują się również liczne kaplice boczne, m.in. kaplica Matki Bożej Jasnogórskiej, Jezusa Miłosiernego, św. Rity oraz kaplica lotników poświęcona Matce Bożej Loretańskiej.
Kaplica lotników nawiązuje do historii miejsca – kościół powstał na terenie dawnego lotniska Gocław należącego do Aeroklubu Warszawskiego.
Kult i relikwie
Sanktuarium jest miejscem szczególnego kultu św. Ojca Pio. Znajdują się w nim relikwie świętego przekazane m.in. przez Wandę Półtawską, która została uzdrowiona za jego wstawiennictwem. Wśród nich znajdują się fragment bandaża ze stygmatów, skrzepy krwi oraz różaniec należący do świętego.