巴黎圣母院的建造全部采用石材，其特点是高耸挺拔，辉煌壮丽，整个建筑庄严和谐。雨果在《巴黎圣母院》比喻它为“石头的交响乐”。站在塞纳河畔，远眺高高矗立的圣母院，巨大的门四周布满了雕像，一层接着一层，石像越往里层越小。所有的柱子都挺拔修长，与上部尖尖的拱券连成一气。中庭又窄又高又长。从外面仰望教堂，那高峻的形体加上顶部耸立的钟塔和尖塔，使人感到一种向蓝天升腾的雄姿。巴黎圣母院的主立面是世界上哥特式建筑中最美妙、最和谐的，水平与竖直的比例近乎黄金比1：0.618，立柱和装饰带把立面分为9块小的黄金比矩形，十分和谐匀称。后世的许多基督教堂都模仿了它的样子。
圣母院平面呈横翼较短的十字形，坐东朝西，正面风格独特，结构严谨，看上去十分雄伟庄严。巴黎圣母院正面高69米，被三条横向装饰带划分三层：底层有3个桃形门洞，券门内侧的层层线脚中布满雕像，门上于中世纪完成的塑像和雕刻品大多被修整过。中央的拱门描述的是耶稣在天庭的“最后审判”。拱门上方为国王廊，陈列旧约时期28位君王的雕像。这些雕像都是重建过的，原来的雕像在1793年法国大革命时被误认为是法国君王，于是被破坏拆除，到了1977年才被找到，藏于克吕尼博物馆，后来，雕像又重新被复刻并放回原位。
“国王廊”上面第二层两侧为两个巨大的石质中棂窗子，中间是彩色玻璃窗。装饰中又以彩色玻璃窗的设计最吸引人，有长有圆有长方，但以其中一个圆形为最，它的直径有九公尺(约10米)，俗称“玫瑰窗”，建于1220-1225年，这富丽堂皇的彩色玻璃刻画着一个个的圣经故事，以前的神职人员借由这些图像来做传道之用。中央供奉着圣母圣婴，两边立着天使的塑像。两侧立的是亚当和夏娃的塑像。从彩色玻璃窗射进来的迷离光影，增加了教堂内部的宗教氛围。
左右两侧塔楼，其中一座塔楼悬挂着一口大钟，也就是《巴黎圣母院》一书中，卡西莫多敲打的那口大钟。中庭的上方有一个高达90米的尖塔。塔顶是一个细长的十字架，远望仿佛与天穹相接，据说，耶稣受刑时所用的十字架及其冠冕就在这个十字架下面的球内封存着。
教堂内部极为朴素，严谨肃穆，几乎没有什么装饰。进入教堂的内部，无数的垂直线条引人仰望，数十米高的拱顶在幽暗的光线下隐隐约约，闪闪烁烁，加上宗教的遐想，似乎上面就是天堂。于是，教堂就成“与上帝对话”的地方。
巴黎圣母院之所以闻名于世，主要是因为它是欧洲建筑史上一个划时代的标志。在它之前，教堂建筑大多数笨重粗俗，沉重的拱顶、粗矮的柱子、厚实的墙壁、阴暗的空间，使人感到压抑。巴黎圣母院冲破了旧的束缚，创造一种全新的轻巧的骨架券，这种结构使拱顶变轻了，空间升高了，光线充足了。这种独特的建筑风格很快在欧洲传播开来。
