La iglesia de Vladimir es un templo parroquial único de la época ecléctica, donde las formas del clasicismo tardío se combinan con elementos del estilo ruso. El edificio tiene forma rectangular, se extiende a lo largo del eje longitudinal y une el templo, el altar y el vestíbulo occidental. Está coronado por un complejo techo a cuatro aguas, sobre el cual se eleva un pequeño cubo con una cúpula bulbosa en el tejado a cuatro aguas. Al este, una cúpula similar se sitúa sobre el altar. La característica del edificio radica en el uso de formas más propias de la arquitectura civil. Los niveles del segundo piso, que se elevan sobre los rizalits centrales de las fachadas laterales, recuerdan a los entrepisos de las casas de campo, y las lucernas y ventanas de tragaluz añaden originalidad. Las fachadas este y oeste son idénticas, con una parte central destacada por un ligero rizalit con un frontón triangular. Las paredes hasta la altura de las ventanas están decoradas con rústica: cuadrada en las partes laterales y de tablones en la principal. Los rizalits centrales de las fachadas laterales están limitados por pilastras con paneles. Los dinteles de las ventanas del altar y del vestíbulo están adornados con altos crestas plisadas, y en la parte principal, con molduras perfiladas. La ventana central del rizalit tiene un arco en forma de quilla. Un estrecho cornisa escalonada completa los volúmenes, y los tímpanos de los frontones están decorados con paneles.

En el interior, el templo está dividido en tres naves por seis columnas cruciformes que sostienen arcos de descarga. La nave central y el vestíbulo occidental están cubiertos con bóvedas de cañón, mientras que las naves laterales y el altar tienen bóvedas de caja. El cubo sobre el espacio principal tiene una bóveda cerrada.

En 2014-2015 se llevaron a cabo trabajos de conservación de la iglesia. Estos incluyeron la sustitución de los techos de madera, el refuerzo de los cimientos, la restauración de las fachadas, el enlucido, la pintura, así como la restauración del sistema de armazón, la estructura del tejado, las cúpulas y las cruces, y la recreación de los marcos de las ventanas con sus divisiones y puertas.