Архитектурное решение Всехсвятской церкви характеризуется как переход от барокко к классическому стилю. По своему стилю храм относится к раннему русскому классицизму 1760—1770 годов, господствовавшему короткий период времени между затухающим творчеством Растрелли и началом деятельности Баженова.
Первый этаж церкви украшен энергичной рустовкой. Два верхних этажа, занимаемые двухсветной верхней церковью, объединены эффектными четырёхколонными портиками, увенчанными треугольными фронтонами. Влияние предшествующей эпохи барокко сказалось в усложненности церковного плана, в богатой пластике фасадов, в типично барочных, ничего не несущих колоннах и углах здания, в сложной креповке карнизов и т. п.
Большие оконные проемы в общем оформлении фасадов придают зданию скорее гражданский, чем культовый характер. Архитектурное решение церкви, начатой через год после окончания здания академии художеств в Петербурге, находится под явным влиянием выдающегося творения Кокоринова и Деламота.