L'église de Vladimir est un temple paroissial unique de l'époque éclectique, où les formes du classicisme tardif se mêlent à des éléments du style russe. Le bâtiment a une forme rectangulaire, s'étire selon l'axe longitudinal et unit le temple lui-même, l'autel et le porche occidental. Il est couronné d'un complexe toit à croupe, au-dessus duquel s'élève un petit carré avec un bulbe sur un toit à quatre pentes. À l'est, un bulbe similaire est situé au-dessus de l'autel. La particularité du bâtiment réside dans l'utilisation de formes plutôt caractéristiques de l'architecture civile. Les étages de la lumière supérieure, s'élevant au-dessus des rizalits centraux des façades latérales, rappellent les mezzanines des maisons de campagne, tandis que les lucarnes et les fenêtres de veille ajoutent de l'originalité. Les façades est et ouest sont identiques, avec une partie centrale mise en valeur par un léger rizalit avec un fronton triangulaire. Les murs jusqu'au niveau des fenêtres sont décorés de rustiques : en blocs dans les parties latérales et en planches dans la partie principale. Les rizalits centraux des façades latérales sont limités par des pilastres à panneaux. Les linteaux des fenêtres de l'autel et du porche sont ornés de hautes crêtes plissées, tandis que dans la partie principale, de profilés en sandrins. La fenêtre centrale du rizalit a un kokoshnik en forme de coin. Un étroit corniche en gradins achève les volumes, et les tympans des frontons sont décorés de panneaux.

À l'intérieur, le temple est divisé en trois nefs par six colonnes croisées, soutenant des arcs de décharge. La nef centrale et le porche occidental sont couverts de voûtes en croix, tandis que les nefs latérales et l'autel sont en caissons. Le carré au-dessus de l'espace principal a une voûte fermée.

Entre 2014 et 2015, des travaux de conservation de l'église ont été réalisés. Ils comprenaient le remplacement des planchers en bois, le renforcement des fondations, la restauration des façades, le rapiéçage, le badigeonnage et la peinture, ainsi que la restauration de la charpente, des liteaux, de la toiture, des dômes et des croix, et la recréation des cadres de fenêtres avec des croisillons et des portes.