Nhà thờ Mằng Lăng được xây dựng trong khuôn viên rộng hơn 5.000 m2, theo kiến trúc Gothic với nhiều hoa văn trang trí. Hai bên nhà thờ có hai lầu chuông, chính giữa là thập tự giá. Tất cả sơn màu xanh xám giản dị, hòa đồng với khung cảnh ruộng vườn cây lá[1].

Nhà thờ nhỏ nhưng có khuôn viên thoáng mát rợp cây xanh. Tước sân còn có một khu hầm nhỏ, được xây dựng khá kỳ công trong lòng một quả đồi giả. Bên trong hầm có nhiều điêu khắc chạm trổ kể lại những câu chuyện về thánh Anre Phú Yên.

Theo các bậc cao niên ở An Thạch, cách đây hơn 100 năm, khu vực An Thạch rất ít dân cư, phủ kín cây rừng, trong đó có một loại cây mọc rất nhiều, tán phủ rộng, lá cây hình bầu dục, hoa mọc chùm nở ra màu tím hồng gọi là mằng lăng. Hiện dấu vết khu rừng mằng lăng ấy không còn, nhưng ngôi nhà thờ vào thời điểm ấy đã được đặt tên theo loại cây quý này. Thực tế, trong nhà thờ ngày nay còn giữ một bàn gỗ mặt tròn làm bằng gỗ mằng lăng từ thuở vừa xây dựng, có đường kính đến 1,7m[2].