En el exterior, ninguna parte destaca como fachada principal, aunque los lados menores quedan resaltados por la existencia de sendos frontones con esculturas.
En sus seis lados se representa a sendos profetas, uno de los cuales, Moisés, da nombre a la obra.
La nave del piso superior se prolonga por los extremos en sendos miradores abiertos con tres arcos de medio punto peraltados.
Los dos frontones describen sendos pasajes relativos a Atenea: su nacimiento, en el oriental; y su disputa con Poseidón por el patronazgo de Atenas, en el occidental.
Por otra parte, todo el conjunto tiene un intencionado carácter teatral puramente barroco: la historia se desarrolla dentro de una estructura arquitectónica de líneas quebradas y curvas, a modo de escenario, y en las paredes laterales de la capilla sendos relieves simulan palcos en profundidad desde los que se asoman diversos espectadores –los miembros de la familia Cornaro, que encargó la obra–, para contemplar el milagro como si se tratara de una puesta en escena.
Su planta es basilical de tres naves, que culminan en sendos ábsides abovedados y con planta de herradura.
Tiene planta basilical de tres naves (más ancha y más alta la central) que culminan en sendos ábsides semicirculares; un transepto que apenas sobresale respecto a las naves laterales; tribuna sobre estas; y un atrio a los pies, abierto al exterior por una arquería de cinco vanos.
Un tejado a dos aguas, que generaba sendos frontones en los lados menores.
Una de sus peculiaridades es que tenía dos pórticos de entrada (por el oeste y por el sur) que conducían a sendos ábsides a través de sus respectivos ejes (uno longitudinal, de oeste a este por la nave central; y otro transversal, de sur a norte).
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