Nhà thờ chính tòa Phát Diệm nằm ở thị trấn Phát Diệm (huyện Kim Sơn, Ninh Bình) trên khu đất rộng khoảng 117 m, dài 243 m.

Công trình do cha Phêrô Trần Lục khởi xướng xây dựng từ năm 1875 tới năm 1899, mang phong cách kiến trúc đình chùa truyền thống Việt Nam với phong cảnh hữu tình.

Phương đình mang hình ảnh ngôi đình làng, tầng dưới gợi nhớ tới cổng tam quan, các khối tháp lợp ngói mũi hài.

Cổng dẫn vào công trình có sự hài hòa giữa kiến trúc phương Đông và phương Tây.

Quần thể nhà thờ Phát Diệm gồm một nhà thờ lớn và 5 nhà thờ nhỏ, trong đó có một nhà thờ được xây dựng bằng đá tự nhiên.

Phải tốn cả chục năm để chuẩn bị đủ lượng vật liệu để xây dựng nhà thờ lớn.

Hệ thống mái gồm hai tầng, theo kiểu mái chồng diêm quen thuộc.

Hai tầng mái được phân cách bởi cửa sổ lấy sáng và tăng thêm sự bề thế cho mái nhà.

Lòng nhà thờ dài tới 74 m, được chia làm 10 gian giống kiểu nhà truyền thống Bắc Bộ.

Không gian thờ với những mảng sơn son thếp vàng truyền thống.

Nhà thờ đá nằm trong quần thể nhà thờ Phát Diệm được xây dựng hoàn toàn từ đá với phần mái lợp ngói.

Ngoài tòa Đức Mẹ, ở mặt tiền còn có hai tháp hai bên, có kết cấu giống tháp Bút ở hồ Gươm.

Trong nhà thờ là các cột đá lớn, hai bên có các chấn song, các bức chạm trổ.

Cây thập giá của nhà thờ châu Âu gắn trên đài hoa sen được chạm khắc tinh xảo.