Kościół
Budowla została wzniesiona w stylu neogotyckim. Odznacza się wśród podobnych świątyń wyjątkową harmonią kształtów. Do jej budowy użyto cegły. Jest trzynawowa, halowa, na zewnątrz oszkarpowana. Kościół ma 37,5 m długości, 19 m szerokości, wysokość od posadzki do sklepienia wynosi 13,5 m. Do prostokątnej, obszernej nawy przylega wyższe i niższe prezbiterium zamknięte trójbocznie. Z obu stron prezbiterium są rozmieszczone niskie przybudówki, z których jedna służy jako kaplica, a druga jako zakrystia. Po zewnętrznej stronie prezbiterium (od strony placów dla pielgrzymów) zbudowano w 1987 r. polowy ołtarz oraz harmonizującą z neogotyckim stylem kościoła dzwonnicę, na których na różnych wysokościach zawieszono trzy dzwony. Ołtarz wykonano wg pomysłu ks. proboszcza Wł. Sarnika, dzwonnicę projektowała inż. arch. Maryla Sarnik pod patronatem prof. W. Zina.
Utrzymane w surowym, białym kolorze wnętrze kościoła rozdzielają na trzy nawy dwa rzędy wysmukłych białych filarów. Pod chórem muzycznym – kruchta oddzielona od nawy trzema ostrołukowymi arkadami, wspartymi na okrągłych filarach.
Ołtarz główny wraz z całą metaplastyką w kościele wykonano wg projektu prof. Wiktora Zina w warsztacie krakowskim w 1965 r. Partię aniołów w zwieńczeniu ołtarza wykonał arch. Tadeusz Podsiadły, rodem z Charłupi Małej. Boczne zestawy ołtarza wykonał Tadeusz Szpunar z Krakowa, uczeń K. Dunikowskiego. Zastawy te zdobione są płaskorzeźbami przedstawiającymi m.in. cud w Kanie Galilejskiej, objawienie Matki Bożej w Lourdes, wniebowziecie NMP, Matkę Boską z wiatykiem u łoża św. Stanisława Kostki.
Wieża
Ponad głównym wejściem do kościoła na wieży, na wysokości ok. 7 m jest kaplica z ołtarzem, a w niej obraz Niepokalanego Poczęcia NMP oraz ambona. Dawniej stąd właśnie odprawiano nabożeństwa dla pątników. Bardzo wysoka (54 m), strzelista wieża jest doskonałym punktem orientacyjnym w otaczającym wieś płaskim terenie.Umieszczona w górnej części wieży korona stanowi świadectwo, iż kościół charłupski jest sanktuarium Matki Bożej, zwanej tu powszechnie Księżną Sieradzką.
Cudowny Obraz Matki Bożej
Pierwsza wiadomość o obrazie w Charłupi Małej pochodzi z zeznania niejaiego Mikołaja Borosia. Był on świadkiem, że w 1755 r. podczas budowy kościoła obraz był umieszczony w specjalnym ołtarzu usytowanym w dzwonnicy. Już wówczas był czczony jako cudowny. Ale dopiero w 1785 r. komisja arcybiskupa z Gniezna, przesłuchawszy 49 świadków wydała opinię, iż rzeczywiście przy obrazie Matki Bożej Charłupskiej dzieją się rzeczy nadzwyczajne. Na dokumentach tych, 150 lat później, oparła się Kapituła Watykańska, do której zwrócono się z prośbą o wyrażenie zgody na koronację wizerunku.
W części centralnej ołtarza, który nawiązuje swoją konstrukcją do gotyckich tryptyków, znajduje się obraz Matki Boskiej z Dzieciątkim w typie MB Śnieżnej. Jest to najwcześniej koronowany obraz Matki Bożej w Diecezji Włocławskiej. Koronacji dokonał 8 września 1937 roku biskup włocławski Karol Radoński. Cudowny obraz jest namalowany na grubym płótnie naciągniętym na trzy złączone deski topolowe o wymiarach 107 x 87 cm. Matka Boska ujęta do połowy trzyma Dzieciątko na prawym ramieniu. Obie piostacie okryte są całkowicie sukienkami. Sukienka w kolorze karminu, płaszcz niebieski z zielonym podbiciem, korony, berło i rąbki szat złocone. Widoczne są tylko szczupłe twarze i ręce. Kompozycja i charakter treści Obrazu wskazuje wyraźnie na typ Madonny Jasnogórskiej. Na obraz olejny nałożona jest srebrna, barokowa sukienka tłoczona w roślinną dekorację, złocone korony ozdobione imitacją szlachetnych kamieni. Nad głową Matki Bożej w jasnożółtej aureoli jest 12 gwiazd. Obraz nie jest sygnowany, ale zastosowana technika malarska świadczy o tym, że malowano go w XVII w. Tło obrazu stanowi karmazynowy aksamit, na którym zawieszono różnorodne wota. Wśród nich – po obu stronach koronowanej głowy Matki Boskiej – dwa harfowane orły z okresu Księstwa Warszawskiego – dar Jakuba Bema, stryjecznego brata sławnego gen. Józefa Bema. Orły te zainspirowały prof. W. Zina do użycia ich jako wielokrotnie powtarzanego motywu dekoracyjnego. Stanowią więc ozdobę centrum nastawy ołtarza, kinkietów, balustrad, a także zawieszonej w prezbiterium lampy wiecznej.
Kaplica Serca Pana Jezusa
W kaplicy stanowiącej zakończenie przeciwległej nawy, w centrum niewielkiego ołtarza obraz Serca Jezusowego, namalowany ok. 1917 r. przez artystę mal. Ignacego Stelmaskiego. Był też autorem obrazów w różnych miejscach świątyni: św. Izydora, św. Walentego, Chrztu Chrystusa oraz św. Rodziny.
Chrzcielnica
Usytuowana w tęczy kościoła, wolno stojąca, założona na rzucie ośmiobocznym,o formie kielichowej. Stopa wysoka profilowana, powyżej zwężający się ku górze trzon, okolony biegnącym w 2/3 wysokości napisem z datą „1538”. Powyżej rodzaj nodusa utworzonego z kręconego wałka czterema guzami, na których herby: Lis, Jelita, Jastrzębiec, Poraj. Czasza artykułowana rodzajem fryzu arkadowy z motywem krzyży u nasady arkadek i biegnącą powyżej , zapewne wotywną inskrypcją. Inskrypcje trudno czytelne, czcionką o cechach renesansowych. Brzeg czaszy wydatny, profilowany. Pokrywa nowa, miedziana.
Nad chrzcielnicą jest rzeźbiona w drewnie barokowa (XVII/XVIII w.) Pieta o wys. 110 cm.
Zakrystia
W zakrystii są przechowywane cenne tkaniny dekoracyjne niewiadomego pochodzenia. Poza tym hafty z okresu gotyckiego, baroku i rokoka na szatach liturgicznych.
Ołtarz boczny
Poza głównym ołtarzem są jeszcze dwa boczne ołtarze wykonane ok. 1917 roku w Poznaniu. W lewej nawie bogato zdobiony ołtarz z cennymi obrazami: Matki Boskiej Niepokalanego poczęcia, prawdopodobnie z XVIII w., oraz ołtarz św. Tekli z XVIII w. Po obu stronach obrazu duże złocone rzeźby przedstawiające aniołów.
Obrazy
Szczególnie ciekawym elementem wystroju kościoła jest wykonany współcześnie (w latach 1981-1988) przez krakowskiego artystę malarza Zdzisława Pabisiaka zespół dziesięciu tryptyków różnej wielkości malowanych olejno na płótnie oraz duży obraz w formie trójkąta nad kaplicą. Są one rozmieszczone w prezbiterium oraz nawach bocznych i przedstawiają wydarzenia z historii Polski, dziejów Ziemi Sieradzkiej i dawnych kościołów charłupskich. I tak np. na lewej ścianie prezbiterium obraz centralny przedstawia śluby Jana Kazimierza, boczne: „Potop” w ujęciu Sienkiewiczowskim i hetmana Stefana Czarnieckiego. W części centralnej drugiego tryptyku jest scena koronacji Matki Bożej Charłupskiej. Obraz z prawej strony przedstawia Jakuba Bema, który zawiesił dwa orły na cudownym obrazie Matki Bożej, po lewej stronie natomiast widzimy przyjazd papieża Polaka do Ojczyzny. Obraz nad kaplicą przedstawia apoteozę ducha Narodu Polskiego: Duch Święty przez ręce Matki Boskiej śle swe łaski na przedstawicieli różnych sfer, dzięki którym Polska zachowała mimo niewoli poczucie więzi narodowej i wiarę katolicką. Na obrazie widzimy powszechnie znane postacie naszych pisarzy, poetów, malarzy, kompozytorów, duchownych, wodzów, królów, uczonych i męczenników. Osiem tryptyków zawieszonych w nawach poświęconych jest tematowi Matki Boskiej w doświadczeniu Narodu. Są tu przedstawione m.in. sceny chrztu Polski, męczeństwo św. Wojciecha, zmagania z pogańskimi zwyczajami, śmierć św. Stanisława Biskupa, kulturotwórczą działalność zakonów, najazd Krzyżaków na Sieradz, sceny spod Grunwaldu, triumf Jana III Sobieskiego pod Wiedniem, tragedię rozbiorów Polski (Prusak szarpie orła, Austriak depcze mapę Lechistanu, Rosjanin kolbą dobija powstańca), sceny wdzięczności na Jasnej Górze za odzyskanie wolności (1918-1920), sceny z ostatniej wojny (Oświęcim, Dachau), męczeństwo św. Maksymiliana Kolbego, symbole odbudowy po II wojnie światowej, oddanie Polski przez kardynała Augusta Hlonda w opiekę Matki Boskiej.
Witraże
Witraże (dwa w prezbiterium i osiem w nawach bocznych), wykonał znany artysta Stanisław Powalisz z Poznania w latach 1957-1960. Witraże w prezbiterium przedstawiają sceny z życia Matki Boskiej, a w nawach z historii Kościoła Powszechnego w aspekcie Maryjnym z uwzględnieniem kultu miejscowego i historii Polski, w tym Ziemi Sieradzkiej.