Autorem dekoracji wnętrza był Franciszek Ignacy Hoffer. Jest to jednolita, bogata w sztukaterie rokokowa kompozycja. Poszczególne elementy wystroju zdają się wzajemnie przenikać, wypełniając całą przestrzeń świątyni. Na wyposażenie wnętrza składa się 16 rokokowych ołtarzy o znacznych rozmiarach. Główny ołtarz przedstawia Trójcę Świętą: błogosławiący Bóg Ojciec jest umieszczony w górnej części ołtarza, Jezus na krzyżu w centralnej, a Duch Święty w postaci gołębicy na dole, nad tabernakulum. Przy ołtarzu Jezusa Miłosiernego znajduje się ołtarz Świętego Rafała Kalinowskiego – polskiego karmelity, który był przez długi okres związany z kościołem św. Ducha, przy którym mieszkał wraz z rodzicami. Godna zauważenia jest m.in. ambona połączona w jedną całość z konfesjonałem. W tylnej części kościoła zachowały się dwa ocalałe z pożarów XVIII-wieczne portrety przedstawiające króla Aleksandra Jagiellończyka oraz jego spowiednika ks. Korczaka na tle pierwszej, gotyckiej jeszcze świątyni.