Được xây dựng trên khuôn viên rộng hơn 14.200 m2, Nhà thờ Lãng Vân có tổng diện tích mặt sàn gần 4.000 m2, thiết kế theo hình thánh giá với chiều dài 94 m, chiều rộng 40 m. Công trình có sức chứa khoảng 5.000 người, mức kỷ lục trong hệ thống thánh đường Công giáo tại Việt Nam.
Điểm nhấn nổi bật nhất là tháp chuông chính cao xấp xỉ 110 m (tính cả thánh giá), thuộc nhóm tháp chuông cao nhất cả nước. Hai tháp phụ cao 60 m tạo bố cục hài hòa và tầm vóc đặc biệt cho công trình. Phần móng tháp chuông được xử lý bằng cọc nhồi đường kính 1,6 m, khoan sâu 40-50 m xuống tới lớp đá gốc, bảo đảm độ ổn định cho khối kiến trúc đồ sộ.
Nguyện vọng xây dựng một thánh đường mới xuất phát từ nhu cầu thờ tự ngày càng lớn, trong khi nhà thờ cũ (xây năm 1933) chỉ có 1.000 chỗ ngồi. Đến năm 2014, công tác giải phóng mặt bằng được triển khai. Ngày 14/1/2015, Giáo xứ Lãng Vân cử hành nghi thức làm phép móng và đặt viên đá đầu tiên.
Bên dưới cung thánh là khu hầm rộng khoảng 1.000 m2, sâu 15 m, gồm một phòng lớn và ba phòng nhỏ, có thể phục vụ 700-800 người, vừa là khu sinh hoạt cộng đồng, vừa có thể sử dụng làm nơi trú ẩn khi cần thiết.
Với quy mô, kiến trúc Gothic vòm nhọn đặc trưng và tầm vóc hiếm có trong khu vực, Nhà thờ Lãng Vân được đánh giá là thánh đường lớn nhất Việt Nam, đồng thời là điểm đến mới thu hút đông đảo du khách trong và ngoài nước mỗi khi tới Ninh Bình.