La planta de la iglesia de San Bartolomé es de cruz latina con una sola nave cubierta con bóveda de medio cañón, separada del muro por una gran imposta decorada, y capillas laterales comunicadas entre sí.
El crucero de la derecha es casi el doble en dimensiones que el de la parte izquierda, y ambos con ábsides semicirculares (al igual que en la cabecera), cubiertos por bóveda de cuarto de esfera y seis pilastras de orden jónico. En el crucero derecho existe una capilla, con cúpula sobre tambor, que alberga el magnífico grupo escultórico de la Virgen de las Angustias del insigne Francisco Salzillo.
Destacar que el fraccionamiento radial de la cúpula aún pretende compartimentar la media naranja a la manera que se había venido haciendo en el barroco. Sin embargo, el tratamiento de estas bandas divisorias es ya abstracto, en la sensibilidad lineal y geométrica propia del clasicismo. De especial interés es la forma de rematar los bordes del muro por un enmarque formado de una sarta de perlas y fusayolas, tomadas del estilo jónico, que hacen un recorrido continuo en los límites de los recuadros.
La fachada de estilo ecléctico se realiza en el siglo XIX y es obra de Justo Millán. Está dividida en dos cuerpos: en la parte inferior se sitúan tres arcos de medio punto, y en la superior existe un rosetón y columnillas, rematado en un frontón. La fachada de esta iglesia supone la muestra más clara del historicismo ochocentista en la ciudad de Murcia, una solución entre neorrománico y neobizantino.
También posee este templo una torre a la izquierda de la fachada principal. Se ha debatido mucho si quizá estuvo proyectada otra torre a los pies de la iglesia, a la derecha de dicha fachada principal, que quedó inacabada; sin embargo, el cuerpo derecho es más ancho que el izquierdo y su distribución de elementos en fachada es completamente diferente, por lo que plantea dudas acerca de la intención de elevar una segunda torre.