Chiewitzin toimiston tekemiä piirustuksia vuodelta 1857 pidettiin hyvinä mutta liian kalliina. Chiewitzin apulaisena toiminutta Julius Basilieria pyydettiin tekemään kirkkosuunnitelmasta halvempi versio, ja hän teki kirkosta pienennyspiirrokset. Rakennuskustannukset muodostuivat loppujen lopuksi kuitenkin huomattaviksi.
Loviisan kirkko on punatiilinen päätytornillinen ristikirkko, jota on korostettu pituussuuntaan. Kellotorni sijaitsee itäisen sisäänkäynnin päällä, ja siinä on koristeena pienet kulmatornit. Kuorin yllä on pienempi torni. Kirkkosali on katettu tiiliholveilla. Salissa on tuhat istumapaikkaa. Kirkon tiilet ovat suurelta osin peräisin Svartholman merilinnoituksesta.
Esineistö ja sisustus
Kirkon kellot ovat Loviisan ensimmäisen kirkon kellot 1700-luvulta. Kirkon alttaritaulu on korvattu Kristus-patsaalla, joka on kipsijäljennös tanskalaisen Bertel Thorvaldsenin teoksesta vuodelta 1839. Pohjoisoven yläpuolella on Loviisan palaneesta kirkosta pelastettu alttaritaulu Kristus Kirkastusvuorella, jota pidetään Berndt Godenhjelmin maalaamana. Se oli lahjoitettu vanhaan kirkkoon 1842. Absidin seinässä on Bruno Tuukkasen maalaus vuodelta 1921.
Kirkossa on 1600-luvulta peräisin oleva kastemalja ja 1720-luvulta olevat ehtoolliskalkki ja öylättilautanen. Ne ovat kuuluneet alun perin Haminan kirkolle, josta ne tuotiin Loviisaan Haminan jäätyä Turun rauhassa 1743 vedetyn uuden rajan Venäjän puolelle. Kirkossa säilytetään ensimmäistä suomenkielistä koko Raamattua vuodelta 1642 ja ruotsinkielistä Raamattua vuodelta 1702.
Kirkon penkkien maalin ominaisuuksista tuli marraskuussa 2011 maailmanlaajuinen uutinen. Vastamaalattujen penkkien maali pehmeni istujien alla, ja penkkiin tuli takapuolen muotoisia "enkelikuvioita". Kirkkoneuvosto päätti penkkien uudelleenmaalauksesta. Kansanliike toisaalta teki aloitteen, että säilytettäisiin ainakin yksi penkki, jossa takapuolikuviot jäisivät näkyviin.[1] Kaikki penkit kuitenkin maalattiin.