สถาปัตยกรรมของวัดสันเปาโลแสดงให้เห็นถึงการผสมผสานศิลปะตะวันตกและตะวันออก โดยมีหอคอยทรงแปดเหลี่ยมที่จำลองมาจากหอดูดาวปารีส โครงสร้างผนังอิฐและปูนหนาใช้เทคนิคทางวิศวกรรมของฝรั่งเศสเพื่อรองรับน้ำหนักของอุปกรณ์ทางดาราศาสตร์จำนวนมาก มีการผสมผสานหน้าต่างและประตูโค้ง ซึ่งเป็นเอกลักษณ์ของสถาปัตยกรรมยุโรป เข้ากับวัสดุและการฝีมือของสยามในท้องถิ่น การจัดวางอาคารแบ่งออกเป็นโบสถ์และหอดูดาว ซึ่งสะท้อนถึงการออกแบบที่เน้นการใช้งานทางวิทยาศาสตร์ตามมาตรฐานสากลในยุคนั้น ที่นี่ยังคงเป็นหนึ่งในสถานที่ทางประวัติศาสตร์ที่โดดเด่นที่สุดในลพบุรี ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าและการเปิดรับอารยธรรมยุโรป