El interior de la iglesia se articula en torno a una planta de cruz latina lograda mediante una sola nave, a la que se añade una sacristía adosada a la cabecera por su lado de la epístola y un coro alto a los pies sobre el último tramo de la nave. La inexistencia de capillas laterales se suple con los arcosolios abiertos en los muros de la iglesia, correspondiendo dos a cada brazo del crucero y otros dos a cada uno de los lados de la nave. La sencillez compositiva del interior de la iglesia, cuyos lisos paramentos a base de ladrillo tan sólo recorridos por sencillas pilastras toscanas adosadas, entablamento con cornisa de vuelo mediano y friso adornado con placas, quedaba contrarrestada en origen con el programa pictórico que cubriría toda la superficie mural de la iglesia, del que tan sólo se han conservado la zona superior correspondiente a las cubiertas.

Lo más destacado de la composición interior es el sistema de cubiertas, a base de un juego de cúpulas de las que la mayor corresponde al crucero, cubierto por cúpula semiesférica con linterna sobre cimborio octogonal elevado sobre los cuatro arcos torales; los brazos cortos del crucero y los tramos restantes de la nave se cubren con cúpulas elípticas sobre pechinas, con linterna de iluminación, mientras que el espacio rectangular de la sacristía se cubre con una bóveda de medio cañón con lunetos. Estas linternas iluminan el interior del templo, junto con el gran ventanal adintelado ubicado en el muro de los pies y cuatro óculos abiertos en el cimborio del crucero.

La fachada principal, en la plaza de San Roque, está construida en ladrillo cara vista sobre zócalo de piedra. El piso inferior se encuentra recorrido por seis pilastras dobladas de orden pseudo toscano adosadas al muro, que delimitan cinco espacios: en los extremos se abren dos pequeñas puertas adinteladas, encontrándose la principal en el espacio del centro, abierta en arco de medio punto de doble arquivolta y enjutas decoradas con puntas de diamante en resalte. Los espacios intermedios albergan dos hornacinas vacías en su parte superior, estando la inferior decorada con varias placas resaltadas en ladrillo formando una composición geométrica de carácter ornamental. Un entablamento decorado con placas en resalte separa este piso del superior, en el que encontramos exacta correspondencia compositiva de cinco espacios delimitados por seis pilastras adosadas; en los espacios extremos se abren vanos de iluminación de las torres, situándose en el centro un vano adintelado flanqueado por placas decorativas que ilumina el interior del templo, mientras que los espacios intermedios albergan hornacinas con esculturas de santos agustinos coronadas por escudos con armas de la orden. Remata ambos pisos un frontón curvo partido y estrangulado, en el centro, y dos esbeltas torres ochavadas en los extremos, recorridas por pilastras sobre pedestales que delimitan huecos, y que confieren un aspecto ascensional a la fachada.

La fachada a la calle Palomeque, más amplia en dimensiones, fue construida en ladrillo caravista. Se trata de una falsa fachada a modo de telón resuelta a base de tres portadas-retablo de las que destaca por ser mayor la central. Todas se ordenan en dos pisos, el inferior en arco de medio punto abierto a modo de ventanales en la derecha y cegado el de la izquierda, flanqueado por pilastras seudo toscanas sobre pedestales, y con decoración de puntas de diamante en resalte ocupando las enjutas; un sobrio entablamento y cornisa separan el piso inferior del superior, a modo de ático, con hornacina en la portada central y vanos cegados en las laterales, flanqueadas por pináculos y coronadas por un frontón curvo. En las portadas laterales, dentro de los aletones del remate, aparecen puntas de diamante en resalte. El conjunto está coronado por un alero de ladrillo con decoración de molduras mixtas cóncavo-convexas.

Iglesia considerada como uno de los más interesantes ejemplos de la arquitectura barroca en Aragón, de gusto italianizante en su composición aunque sin abandonar la tradición constructiva local en ladrillo. Alberga además uno de los conjuntos murales más importantes del barroco de finales del siglo XVII realizados por el excelente pintor madrileño Claudio Coello y su discípulo Sebastián Muñoz al estilo de los cuadraturistas italianos.