La facciata della chiesa si trova in una strettoia di Via Guglielmo Marconi e appare di sorpresa a chi percorre la strada. Con la sua forma curvilinea, richiama lo stile di Borromini. È ornata da modanature sporgenti, cornicioni, lesene, un frontone curvo spezzato e un portale in piperno, realizzato da Domenico Cortese e Saverio Viviano, sormontato da una statua marmorea dell'Arcangelo Raffaele. Sotto la statua, un’iscrizione recita: "Arcangelo Raphaeli viatorum duci".
L’interno ha una pianta centrale ottagonale con quattro altari simmetrici e un’abside profonda. La cupola, suddivisa in quattro spicchi da costoloni, è completamente affrescata da L. Arneri nel 1903 con scene bibliche sull’Arcangelo Raffaele e Tobia. L’altare maggiore, nell’abside, è decorato con intarsi e due colonne tortili in marmo verde. Gli stucchi e le decorazioni in marmo, dal giallo ocra al verde smeraldo, sono opera di Crescenzo Trinchese.
Il pavimento in cotto decorato è stato realizzato da Giuseppe Massa, maestro maiolicaro napoletano. La cantoria in legno intagliato e dorato è di Cristofaro Pollio, con decorazioni in oro di Gennaro Ruggiero. L’organo è stato costruito da Francesco Cimmino. La chiesa conserva opere di Giacinto Diano e una statua lignea policroma dell’Arcangelo Raffaele, alta circa 1,80 m, creata da G. Vassallo nel 1757.