Композиционное оформление фасадов церкви опирается на первый ярус, являющийся цоколем для самого храма, увенчанного фронтонами на втором этаже.
Внешний вид здания выдает его крестообразный план. Все выступы фасадов симметричны. Строго соблюдено трехчастичное вертикальное как и горизонтальное распределение архитектурных элементов.
На цоколе, отделанном рустиком, высечены узоры, напоминающие андреевский крест. Кроме главного фасада под руст обработаны только выступы. Остальное место на южном фасаде занято проемами для окон и застекленных дверей, ведущих в библиотеку и покои священнослужителей.
Ритм фасадов второго этажа строится на сдвоенных пилястрах, чередующихся с дугообразными отверствиями. Фасады увенчаны антаблементом, состоящим из карниза и акротериев. Главный фасад завершается трехсводчатым фронтоном, остальные – фронтоном треугольным.
Одобренный местными властями проект не предвидел ни колокольни ни кладбища, а лишь сад перед южным фасадом здания.
Строилась церковь при туринском правительстве, которое, согласуясь с католическими властями, разрешало представителям других вероисповеданий строить лишь частные часовни, ничем не выделяющиеся на фоне городской архитектуры.
Вот почему было решено устроить храм на втором этаже, выделив первый этаж для жилых помещений.
Такое решение напоминает расположение домовых церквей в частных особняках и дворцах.
План первого этажа делится на пять пролетов не одинаковой ширины, отделенных внутренними стенами.
Коридор в центре ведет в покои священника и в библиотеку.
В читальном зале долгие годы проходили заседания церковного совета. В одном конце коридора двойная лестница ведет в храм.
В другом его конце узкая внутренная лестница ведет в ризницу и в алтарную часть храма. В библиотеку входят со стороны сада, в квартиру – с улицы через дворик.
Войдя в здание с улицы Лоншан, посетитель может подняться в храм по одной из лестниц с прямым пролетом.
Храм Святых Николая и Александры построен по плану в виде греческого креста, с главным нефом и трансептом (поперечным нефом) одинаковой длины.
Граница притвора, пространства между входом и нефом, отмечена квадратными столбами.
Отсюда одним взглядом можно объять весь иконостас, занимающий почти всю ширину храма, неф и трансепт.
На пересечении нефа и трансепта привлекает глаз обширный купол, эллиптический в своем основании, удваивающий высоту храма. В нижней своей части иссиня–зеленый купол опоясан фризом с переплетением крестов, заменившим первоначальную надпись вязью. Мотив этот повторяется вокруг круглых окошек с витражами. Зенитальный свет падает из окошек купола, сливаясь со светом из трех дугообразных окон в двух концах трансепта.
Хрустальные люстры и стенные подсвечники создают впечатление почти домашнего уюта.
Столбы, разграничивающие неф и трансепт, в своей основе обшиты деревом.
В средней части они выкрашены в темно–зеленый цвет, подчеркнутый рамами коричневого цвета.
Гипсовый резной орнамент капителей сочетает ионические завитки с коринфскими акантовыми листьями, обрамляющими ангелочков.
Фриз с антаблементом и карнизом, украшенный растительными и геометрическими мотивам, завершает композицию. Украшение это повторяется на стенах и пилястрах. Стены расписаны равномерно повторяющимися золотыми крестами.
В интерьере храма были со временем внесены значительные изменения. Судя по старым гравюрам и фотографиям, пол был покрыт узорчатым сплошным ковром, а потолок – многоцветным геометрическим рисунком.
Внутренняя отделка церкви Святых Николая и Александры была выполнена очень быстро после окончания общих строительных работ.
Подаренный Императрицей Александрой иконостас был изготовлен в России и доставлен морем в Ниццу. В его создании приняли участие два профессора Академии Художеств в Санкт–Петербурге. И.И. Горностаев – создатель проекта деревянной резной части, выполненной в мастерской Алексеева.
М.Н. Васильевым написаны иконы в неовизантийском стиле.
Иконостас состоит из трех рядов.
В центре нижнего ряда – Царские врата, ведущие в алтарь, с изображением Благовещения и четырех евангелистов.
По обеим сторонам : слева – Божья Матерь, св. великомученица Александра, покровительница храма, и на северной двери – архангел Михаил ; справа – Спаситель, святитель Николай, покровитель храма, и на южной двери – архангел Гавриил.
Иконы вставлены в ниши, увенчанные подковообразными арками.
В среднем ряду в маленьких нишах помещены иконы святых.
Над царскими вратами – Тайная Вечеря.
В верхнем ряду – ≪Деисус≫ (1): Иисус Христос на троне в окружении Девы Марии, Иоанна Крестителя и двенадцати апостолов.
(1) - от греческого « Деисис», «умолять», «просительная молитва»
В алтарной части на задней стене висит картина неизвестного художника, изображающая ветхозаветную Троицу. Написанная М. Н. Васильевым икона Грузинской Божьей Матери с четырнадцатью святыми принадлежала императрице Александре Федоровне. Надпись на иконе уточняет, что праздник Грузинской Богородицы совпадает с днем воцарения Николая I.
За долгие годы храм обогощался дарами прихожан : круглые образа четырех евангелистов над окнами трансепта, написанные маслом по дереву, были подарены А.А. Фомичевым.
Н.Л. Шабельская поднесла икону Толгской Божьей Матери в серебряной ризе, богато украшенной жемчугом. Е.Н. Самарина подарила замечательную икону Владимирской Божьей Матери начала ХVІІ века со сценами из жития Богородицы и Христа.
Обе эти иконы представлены в рамах из березового дерева работы Л.Я. Пяновского.
Хоругви, подсвечники , облачения, сосуды и множество икон были подарены прихожанами, в том числе и членами императорской семьи.