Biserica "Înălțarea Sfintei Cruci" din Pătrăuți este o construcție de plan triconc, cu turlă pe naos. Edificiul este din piatră brută, iar la pronaos straturile de piatră alternează cu șiruri de cărămizi. Acoperișul este din șindrilă, cu rupere în pantă. Soclul bisericii este foarte puțin pronunțat. Absidele laterale și absida altarului sunt semicirculare în interior și poligonale în exterior. În exterior, cele trei abside sunt prevăzute cu firide alungite (câte cinci la absidele laterale, și șapte la absida altarului), deasupra cărora se află un rând de plăci pătrate de ceramică smălțuită de culoare verde și un rând de ocnițe. De asemenea, turla bisericii, care se sprijină pe o bază pătrată parțial îngropată în acoperișul edificiului, este decorată cu 12 firide, un rând de plăci smălțuite de culoare verde și un rând de ocnițe.

Ancadramentele și portalurile au profile gotice. [9] Biserica este luminată prin nouă ferestre de formă dreptunghiulară, prevăzute cu baghete care se întretaie. Ferestrele sunt dispuse astfel: câte una în pereții longitudinali ai pronaosului, câte una în axele absidelor laterale și una în axa absidei altarului, plus încă patru în cele patru puncte cardinale ale turlei. Interiorul bisericii este compartimentat în trei încăperi: pronaos, naos și altar. În interiorul lăcașului de cult se intră printr-o ușă dispusă în peretele vestic al pronaosului. Portalul ușii de intrare este în stil gotic; are un chenar în arc frânt cu ușciorii și arhivolta profilată. Pronaosul are formă pătrată, fiind boltit cu o calotă sferică așezată pe patru arcuri în consolă și pandantivi. Pronaosul este separat de naos printr-un perete străpuns de o deschizătură dreptunghiulară prevăzută cu baghete care se întretaie. [8] Naosul are formă dreptunghiulară. Altarul semicircular este încadrat de nișele proscomidiarului și diaconiconului.