Jedná se o jednolodní chrámovou stavbu. Její poměrně jednoduchá výzdoba vyplývá z charakteru budovy, určené výhradně pro příslušníky řádu, a nese některé typické znaky gotických kartuziánských staveb. Po poslední stavební úpravě v letech 1760 - 1777 dostal chrám nové rokokové průčelí a v jemných barokních formách profilovanou sanktusovou věžku na střeše kostela. Na sochařské výzdobě se podílel vynikající brněnský sochař Ondřej Schweigl (1735 - 1812). Jsou zde umístěny jeho sochy sv. Jana Křtitele, patrona kartuziánů, a sv. Bruna, jejich zakladatele. Uprostřed je sousoší Nejsvětější Trojice se štítem CT (Cella Trinitatis) - znakem královopolské kartouze.
Přes svoji rokokovou výzdobu si zachovala chrámová loď a dvě boční kaple původní gotické rysy. V době fungování kláštera se shromažďovali ke společným bohoslužbám kartuziáni Otcové (kněží) v tzv. chóru Otců - blíže k oltáři - a v zadní části chrámu je tzv. chór bratří, kde byli shromážděni bratři laici (konvršové). Oba prostory byly odděleny tzv. lektoriem, po kterém zůstal v dlažbě kostela napříč položený mramorový práh. Hlavní oltář, který je datován 1763, je mramorový a je proveden podle návrhu Ondřeje Schweigla. Od stejného autora jsou sochy zdobící oltář - vlevo sv. Jan Křtitel a vpravo sv. Bruno. Oltářní obraz namalovala a kostelu darovala v roce 2004 akademická malířka a restaurátorka Renata Bartoňová. Jde o zvětšenou kopii obrazu Josefa Sterna ze sbírek Moravské galerie. V přední části hlavní lodi - v chóru Otců - jsou po obou stranách bohatě vyřezávané chórové lavice. Jde o významnou uměleckou památku z období renesance a jsou velmi podobné lavicím v brněnském jezuitském kostele. V zadní části chrámu - chóru bratří - je dvojice pozdně barokních oltářů, které zdobí obrazy Maulbertschova žáka a spolupracovníka Felixe Ivo Leichera. Vlevo je oltář s obrazem sv. Barbory, po stranách má Schweiglovy sochy sv. Anežky Římské (vpravo) a neznámé světice (vlevo). Ve vrcholu oltáře je obraz sv. Tekly. Na pravé straně lodi je oltář s obrazem sv. Apolonie a po obou stranách oltáře jsou sochy neznámých světic, rovněž od Schweigla. Nad oltářem je obraz sv. Kateřiny. Na tomto oltáři je umístěn relikviář s ostatky svatých. Téměř shodný byl i relikviář na protějším oltáři, byl však ukraden.
Po stranách chóru Otců jsou dvě boční kaple, které byly vystavěny společně s chrámem. Levá boční kaple, tzv. Andělská, bývala sakristií kartuziánských kněží. V čele kaple je oltář s obrazem sv. archanděla Michaela od Martina Johana Schmidta z Kremže zvaného Kremserschmidt z roku 1772. Plastiky andělů po stranách oltáře jsou od Ondřeje Schweigla. Před oltářem je v podlaze umístěna mramorová deska, která kryje komoru s olověnou tumbou s ostatky Prokopa Lucemburského. Stěny zdobí fresky Františka Antonína Maulbertsche (1724 - 1796), význačné osobnosti pozdního baroka, které zobrazují anděly jako Boží posly vystupující ve scénách ze Starého a Nového zákona. Tyto fresky, vytvořené asi v roce 1769, byly zachráněny díky restaurátorské práci akademického malíře Františka Sysla, provedené v letech 1974 - 1987. Na pravé straně hlavní lodi je tzv. kaple Zvěstování Panně Marii, bývalá kapitulní síň. Stěny této kaple rovněž zdobí Maulbertschovy fresky, z nich se však dochovala jen část. Tematika maleb se vztahuje k životu řádu a ke klášteru. I tyto fresky prošly náročnou restaurátorskou prací, na které se podíleli akad. malíři Vladimír Procházka z Veverské Bítýšky a Renata Bartoňová a Mario Král z Brna v letech 1985 - 1990. Na čelní stěně je plastika Zvěstování Panně Marii, podle které se kaple nazývá, a je dílem Ondřeje Schweigla.
Asi uprostřed chrámové lodi je po pravé straně předsíň, kterou lze vstoupit do kaple Zvěstování a ústí rovněž do zpovědní síně - někdejší malé křížové chodby. Zde jsou umístěny obrazy sv. Petra a sv. Marie Magdaleny pocházející z roku 1781. Podle Jana Petra Cerroniho jsou dílem malíře Josefa Svítila (Switil), který je vytvořil dle originálů tyrolského malíře Martina Knollera (1725 – 1804). Tyto obrazy původně zdobily dnes zbořenou barokní kapli sv. Maří Magdaleny, jejíž základy je možno vidět na tzv. Dvoře bratří okny zpovědní síně. Je zde umístěn také obraz sv. Víta, původní oltářní obraz ze starého královopolského farního kostela sv. Víta, který byl roku 1783 zrušen a v roce 1785 zbořen. Na zadní stěně je zavěšena kamenná kartuš se znakem královopolské kartouze a korunkou. Pochází z domu královopolských kartuziánů v Brně, který stál poblíž kostela sv. Jakuba. U zpovědnic se nachází Pieta, jedná se o řemeslnou tyrolskou práci z druhé poloviny 19. století.
Typickým barokním prostorem je tzv. Švédská kaple, která byla přistavena při barokizaci chrámu k jeho severní straně. Na oltáři, který je dílem kameníka Ležatky z Kroměříže, je umístěn mariánský obraz ze 16. století v bohatě řezaném barokním rámu. Jak zjistil restaurátor Jiří Wooth v roce 1973, byl tento obraz při obsazení kláštera švédskými vojáky prostřílen na 48 místech. Největší průstřely byly označeny zlatými plíšky. Proto se kapli říká Švédská. Druhým mariánským obrazem v této kapli je kopie obrazu Panny Marie Svatotomské – palladia města Brna. Dvojice mohutných cínových svícnů po stranách oltáře pochází ze 2. poloviny 18. století. Nástropní freska, která znázorňuje oslavu Nejsvětější Trojice, je rovněž dílem Maulbertschovým a je špatně zachovalá. Kaple je uzavřena bohatě zdobenou rokokovou mříží, která je ukázkou kovářského umění, stejně jako vchodové dveře do chrámu a do kaplí.
Na bočních stěnách hlavní lodi je umístěno dvanáct obrazů apoštolů od vynikajícího malíře Josefa Sterna (1716 - 1775), zasazených do štukových rámců. Namísto Jidáše zde visí obraz sv. Pavla. Protože u kartuziánů byla chrámová hudba vyloučena a charakteristickým prvkem kartuziánského obřadu byl pouze gregoriánský zpěv, byla kruchta vestavěna až dodatečně v roce 1903. Ve druhé polovině roku 1950 byly postaveny nové varhany (první nástroj tohoto druhu postavený firmou Fr. Holčapek) a zároveň rozšířena kruchta.
Při výměně dlažby v hlavní lodi kostela v roce 1975 byla uprostřed chóru Otců nalezena podzemní hrobka s poškozenou kostrou muže. Antropolog Emanuel Vlček z Národního muzea v Praze tyto pozůstatky odborně posoudil a identifikoval je jako ostatky mladšího moravského markraběte Prokopa. Byl synem Jana Jindřicha, mladšího bratra Karla IV. Spolu se svým otcem a starším bratem Joštem byl Prokop spoluzakladatelem královopolské kartouze. V tomto klášteře strávil údajně poslední měsíce svého života po propuštění z prešpurského vězení a dne 24. září 1405 zde zemřel. Ostatky mladšího markraběte Prokopa byly vloženy do olověné tumby, kterou zdobí na podélných stěnách reliefní pás s postavami apoštolů a na víku nápis: „Ostatky Prokopa Lucemburského, markraběte moravského, nalezené roku 1975 v hlavní chrámové lodi a znovu uložené v roce 1988“. Tumba byla vložena do komory v podlaze zrestaurované Andělské kaple. Hrobka je přikryta mramorovou deskou s bronzovým nápisem „Prokop Lucemburský, moravský markrabě, 1358 – 1405“.
Pod bývalým klášterem se nalézá rozsáhlý systém podzemních chodeb a prostor, které sloužily k úniku a úkrytu mnichů při nebezpečí. Byla prozkoumána jen malá část, kde byla nalezena středověká studna s čerpacím systémem. Ostatní prostory jsou uzavřeny a částečně zasypány. V chodbě na levé straně kostela, která vede do nynější sakristie (je to část původní velké křížové chodby), je dochována omítka ze 14. století a dvě okénka - gotické a barokní, kterými se do cel podávala kartuziánům potrava. V zasklené vitríně jsou uloženy ukázky archeologických nálezů vztahujících se ke klášteru.
Královopolský kartuziánský klášter byl po celou dobu své existence úzce svázán s dějinami Brna a sdílel s ním veškeré historické události. Dějiny Králova Pole jsou pak stejně úzce spjaty s činností zdejších kartuziánů, jejichž klášter se stal správním střediskem velkého pozemkového vlastnictví. Zasloužil se o hospodářské zvelebení kraje a má zásluhy v oblasti vzdělávací a charitativní. Stejně tak kvetla v klášteře i činnost umělecká, zvláště umělecká řemesla. Má tedy nesporný význam v historických i kulturních dějinách našich zemí. Hlavním účelem řádu však byla askeze a kontemplace. Kartuziáni vedli bohatý duchovní život, věnovali se modlitbě, rozjímavému životu, studiu i manuální práci, jejich kláštery se staly střediskem náboženského myšlení. Klášter byl oporou těm, kteří opustili světský život a osobní kajícností se snažili o reformu křesťanské víry, aby ukázali lidem, že je třeba chápat život „pod zorným úhlem věčnosti“. A to je jistě největší odkaz kartuziánů dnešku i příštím generacím.
Jaroslav Antl