Công trình là sự phối hợp hài hòa kiểu nhà sàn của người Ba Na với phong cách giáo đường, ngay từ những đường nét, họa tiết cho đến những điểm nhấn trên chất liệu. Theo tư liệu lịch sử, năm 1913 những nhà truyền giáo người Pháp bắt đầu xây dựng nhà thờ này với vật liệu là gỗ cà chít (sến đỏ). Công việc xây dựng ngôi nhà thờ kéo dài đến năm 1918 mới hoàn tất.
Nhà thờ là một công trình khép kín gồm: giáo đường, nhà tiếp khách, nhà trưng bày các sản phẩm dân tộc và tôn giáo, nhà rông… Nhà thờ gỗ chính tòa Kon Tum được đánh giá là một trong những công trình tín ngưỡng có kiến trúc độc đáo và đẹp của Việt Nam.
