Gereja Hati Kudus Yesus  Kayutangan ini dibangun dengan arsitek yang sama dengan arsitek Gereja Cor Jesu, yaitu Marius J. Hulswit (1862-1921). Hulswit merupakan salah seorang pelopor arsitektur kolonial modern di Hindia Belanda sesudah tahun 1900. Hulswit mengerjakan gereja Kayutangan setelah menyelesaikan pembangunan gereja katedral di Lapangan Banteng Batavia pada tahun 1898.
Hulswit adalah murid sekolah Quelinus yang dikepalai oleh PJH Cuypers, seorang arsitek Neogothik di Belanda. Ia menggunakan jasa pemborong C Vi dibantu dengan Van Pad, dengan Bourguignon sebagai pembantu pemborong dan Molijn sebagai pengawas pembangunan.
Bangunan gereja Kayutangan ini satu golongan dengan bangunan Javasche Bank (sekarang Bank Indonesia) yang didirikan tahun 1914 letaknya di sebelah utara alun-alun, dan Palace Hotel (sekarang Hotel Pelangi) didirikan tahun 1916 yang lokasinya di sebelah selatan alun-alun.
Pada abad XIX, gaya unik arsitektur yang unik Neo gothic sedang melanda banyak bangunan gereja. Hal ini tampak dari struktur gedungnya yang tinggi dengan struktur bangunan berkerangka kokoh pada dinding dan atap yang berfungsi sebagai penutup.
Gereja ini juga memiliki jendela dan pintu yang besar pada dinding yang dibangun dengan konstruksi skelet. Tampak pada tembok luar gereja yang ditopang tiang peyangga dinding berbentuk persegi.
Bangunan gereja ini mempuntai denahnya tidak berbentuk salib seperti pada umumnya gereja gaya Gothic. Ini dikarenakan mempunyai atap yang tidak begitu tinggi jika dibandingkan dengan gereja Gothic di Eropa. Tidak ada penyangga yang sering disebut Flying Buttress di dalamnya.
Berdasarkan ulasan ngalam.id, denah gereja ini berbentuk kotak, tak ada ruang double aisle atau nave, dan sebagainya seperti layaknya gereja-gereja Gothik. Lebar bentang denahnya kurang lebih 11,4 meter dan panjangnya kurang lebih 40 meter.
Sebelah depan dari denah, sisi kiri dan kanan, terdapat tangga yang dipakai untuk naik ke lantai dua yang tidak penuh. Pada kedua tangga inilah, pada tampak luarnya, dibuat dua tower atau menara, yang biasa kita lihat pada gereja-gereja neo gothic.
