O projeto dessa reconstrução foi feito pelo engenheiro militar Manuel Cardoso de Saldanha, e a igreja foi inteiramente construída em pedras de Lioz, que foram cortadas e entalhadas em Portugal e vieram para o Brasil já prontas e numeradas. Assim, pode-se dizer que, ao menos na parte arquitetônica, esse templo foi quase inteiramente ‘importado’ de Portugal.
Um aspecto singular nessa igreja é a posição de suas torres, que foram projetadas para ficarem em posição diagonal em relação à fachada.
Em 1765, quase trinta anos após o início das obras, a estrutura da igreja estava terminada, e então a atenção se voltou para a confecção dos altares. O entalhador Lourenço Rodrigues Lançarote entalhou os altares laterais, e o grande e belo altar-mor é da lavra de João Moreira do Espírito Santo – que levou cerca de oito anos para finalizá-lo. À medida em que a talha dos altares ficava pronta, o artista Domingos Luis de Soares pintava e aplicava o douramento.