Construite dans un style néo-roman aux inspirations syrienne et byzantine, l'église paroissiale de Cesson adopte un plan simple et n'est pas parfaitement orientée. Son chœur est tourné vers le nord-est. La nef possède un vaisseau central flanqué de collatéraux et se développe sur cinq travées. Chaque collatéral présente cinq arcades en plein cintre. Deux chapelles latérales se distinguent de chaque côté. La chapelle ouest est dédiée à Notre-Dame de Cesson, la chapelle est à saint Ignace.

La tour-clocher sud présente une maçonnerie en moyen appareil de pierre de taille, le reste de l'édifice est traité en moellon. Les chaînages d'angle et le contour des fenêtres présentent eux aussi un appareil en pierre de taille.

Les deux sacristies sont situées dans les angles formés par le chœur et les chapelles latérales. On accède à la sacristie ouest par un escalier extérieur.

Les armes des seigneurs de la Ville-Bougault sont présentes au chevet de l'église. Il s'agit d'un réemploi venant de l'ancienne église paroissiale.