Công trình tôn giáo có diện tích khoảng 4 ha, nằm bên bờ sông Sài Gòn, nhìn về quận 1. Công trình Nhà thờ Thủ Thiêm và Tu viện Dòng Mến Thánh Giá Thủ Thiêm nằm trong quy hoạch khu chức năng 2A thuộc Khu đô thị mới Thủ Thiêm. Đầu năm 2019, trước sự phản đối của người dân, lãnh đạo thành phố đã cam kết giữ lại các công trình chính yếu của hai di tích này.

Nằm bên cạnh Hội Dòng Mến Thánh Giá Thủ Thiêm, gần với bờ sông hơn, là Nhà thờ Thủ Thiêm, được xây dựng từ năm 1859.

Về mặt kiến trúc, nhà thờ hiện nay không phải là nhà thờ lớn nhưng là sự tiếp nối của nhiều thế hệ giáo dân hàng trăm năm qua. Năm 1859 Cha sở tiên khởi Gabriel Nguyễn Khắc Thành chính thức về coi sóc Họ đạo Thủ Thiêm. Họ đạo lấy mốc điểm này là năm Họ đạo thành lập.

Mùa Chay năm 1997, cha Phanxicô đã thay toàn bộ chặng đàng Thánh Giá mới và gắn thêm hai phù điêu: Bữa Tiệc ly và Chúa Giêsu đang giảng dạy cho trẻ em trên cung thánh, nhằm hướng ý về Bàn tiệc Thánh Thể và Bàn tiệc Lời Chúa diễn ra mỗi ngày trong thánh lễ.

Nằm bên hông nhà thờ là tháp chuông xây dựng 1930 với 5 chuông có niên đại hơn 100 năm được đúc từ Pháp năm 1889, trên chuông có ghi chữ Thủ Thiêm hội.