Cấu trúc của nhà thờ Giáng Sinh là sự kết hợp giữa 2 nhà thờ và một hầm mộ bên dưới—Grotto (Hang động) Giáng Sinh, nơi mà theo truyền thuyết là nơi chúa Giêsu được sinh ra.

Cách bố trí và việc mở rộng kiến trúc

• Vương cung thánh đường Giáng Sinh chính do Thượng phụ Chính thống giáo Hy Lạp của Jerusalem cai quản. Nó được thiết kế giống như một Vương cung thánh đường Roman điển hình, với 5 gian dọc (tạo thành bởi các cột thức Corinth) và một apse (hậu điện) ở cuối phía đông, nơi là gian cung thánh. Nhà thờ có trang bị các tranh khảm vàng trên các tường bên cạnh, nhưng nay phần lớn đã bị hư hỏng.

Lối vào nhà thờ thông qua một cửa rất thấp, gọi là Cửa Khiêm Cung ("Door of Humility") do phải cúi đầu khi bước qua cửa. Sàn nhà nguyên thủy được lát ghép theo phong cách La Mã, có một ô cửa[lower-alpha 2] trên nền hiện nay, mở ra để lộ một phần của sàn nhà nguyên thủy ghép kiểu khảm. Nhà thờ cũng có một iconostasis[lower-alpha 3] mạ vàng lớn, và một dãy đèn chầu[lower-alpha 4] phức tạp xuyên suốt toàn bộ tòa nhà. Các rui (mái nhà) bằng gỗ và chì để lợp mái nhà do vua Edward IV của Anh hiến tặng; tuy nhiên, chì này sau đó bị người Thổ Nhĩ Kỳ thuộc Đế quốc Ottoman lấy đi, nấu chảy ra làm đạn dược dùng trong cuộc chiến tranh chống thành bang Venezia. Cầu thang ở cả hai bên gian cung thánh dẫn xuống Grotto (Hang Giáng Sinh) bằng những bậc thang xoắn trôn ốc.

• Nhà thờ thánh Catherine tiếp giáp, thuộc Giáo hội Công giáo Rôma, được xây dựng theo kiểu kiến trúc Tân Gothic hiện đại hơn, và từ đó đã được hiện đại hóa thêm theo đường lối phụng vụ của Công đồng Vaticanô II. Đây là nhà thờ mà vị Thượng phụ Latin của Jerusalem[lower-alpha 5] cử hành Thánh lễ Nửa đêm trong Đêm Giáng Sinh. Một số tục lệ vẫn được tuân thủ trong Thánh Lễ Nửa đêm từ thời trước Công Đồng Vatican II, bởi vì biện pháp "status quo"[lower-alpha 6] (tục lệ, quyền và nghĩa vụ của các giới chức giáo hội khác nhau có quyền trông coi các Nơi Thánh) đã được cố định về mặt pháp lý bởi một Firman (sắc lệnh của vua Hồi giáo) vào năm 1852 của Đế quốc Ottoman vẫn còn hiệu lực cho đến ngày nay.
• Bức phù điêu đắp nổi thấp (Bas-relief) của Cây Jesse[lower-alpha 7] là một tác phẩm lớn của điêu khắc gia tôn giáo nổi tiếng Czesław Dźwigaj gần đây đã được đưa vào nhà thờ thánh Catherine như một món quà của Giáo hoàng Biển Đức XVI trong chuyến tông du vùng Đất Thánh (8–15/5/2009). Kích thước tấm phù điêu là 3,75 x 4m, phần chính của phù điêu thể hiện một cây olive tượng trưng cho Cây Jesse mô tả phả hệ của Chúa Giêsu từ Abraham suốt tới Thánh Giuse cùng với các chủ đề khác trong Kinh Thánh. Được đặt dọc theo lối đi tới Hang Giáng Sinh của những người hành hương, bức phù điêu này cũng kết hợp biểu tượng từ Cựu Ước. Phần trên nổi bật hẳn hình ảnh đăng quang của Chúa Kitô Vua trong tư thế giang rộng cánh tay ban phước lành cho Trái đất.[27]
• Hang Giáng Sinh, một hang động dưới đất nằm dưới lòng vương cung thánh đường, được cho là nơi sinh ra của chúa Giêsu. Điểm (đản sinh) chính xác được đánh dấu dưới một bàn thờ bởi một ngôi sao 14 mũi nhọn bằng bạc khảm vào bên trong sàn nhà bằng cẩm thạch với các đèn bằng bạc chung quanh. Bàn thờ này có tính trung lập không thiên vị một giáo hội nào, mặc dù chủ yếu bị ảnh hưởng phong cách của Giáo hội Tông đồ Armenia. Một bàn thờ khác trong Hang Giáng Sinh do Giáo hội Công giáo Rôma nắm giữ, đánh dấu nơi theo truyền thuyết được cho là nơi bà Maria đặt Trẻ sơ sinh trong máng ăn của súc vật.
• Cũng có nhiều Nhà nguyện trong khu nhà thờ liên hợp này, trong đó có nhà nguyện Thánh Giuse, tưởng nhớ việc thiên thần hiện ra với ông Giuse, truyền lệnh cho ông đem mẹ con Hài nhi chạy trốn sang Ai Cập (Phúc âm Mátthêu 2:13); nhà nguyện Các Thánh Anh Hài, tưởng niệm các trẻ em vô tội bị Herodes Cả ra lệnh giết chết (Phúc âm Mátthêu 2:16–18); và nhà nguyện Thánh Giêrônimô, nơi mà theo truyền thuyết thì ông đã cư ngụ để dịch Kinh Thánh sang tiếng Latinh, bản Vulgata.
• Quảng trường Máng cỏ, một sân rộng lát đá ở trước nhà thờ, là nơi mà đám đông tụ họp trong Đêm Giáng Sinh để hát các ca khúc Giáng Sinh trước các lễ nghi phụng vụ nửa đêm Giáng sinh.