Architektura świątyni W przypadku kościoła w Gołębiu niemożliwe jest jednoznaczne określenie stylu architektonicznego. Stanowi on bowiem kolejny przykład zderzania się cech nurtu włoskiego z niderlandzkim, odznaczając się przy tym wyjątkowym połączeniem rozmaitych motywów obecnych w polskim budownictwie sakralnym XVII wieku. Obiekt powstał w kręgu silnego oddziaływania architektury Kazimierza Dolnego (przede wszystkim kościoła farnego oraz kamienic mieszczańskich), przez co, jak pisze Adam Miłobędzki nie wykluczona jest obecność kazimierskich muratorów przy jego budowie. Z jednej strony bryłę budowli normuje porządek wywodzący się z Włoch, z drugiej jednak nałożenie dekoracji manierystycznej nadaje jej charakter niderlandzki.
Kościół jest orientowany, jednonawowy o czterech przęsłach, od wschodu zamknięty zwężonym względem korpusu nawowego prezbiterium w kształcie półkolistej apsydy z dwiema skarpami, a od zachodu fasadą ujętą wieżami, pomiędzy którymi do nawy głównej przylega attykowy szczyt. Obiekt wybudowano z cegły gotyckiej połączonej zaprawą wapienno-piaskową w wątku polskim. Do elewacji północnej przybudowano w późniejszym czasie zakrystię na planie prostokąta z przedsionkiem.