On remarque qu’il n’y a pas beaucoup d’éléments de défense : une tourelle à l’angle du transept nord et quelques meurtrières, les défenses sont ici vraiment réduites au minimum. Cela s’explique principalement par le fait qu’au 16ème siècle, Vervins était entourée d’un mur d’enceinte protecteur et de 22 tours (dont une douzaine subsiste encore aujourd’hui).

Cela n’a toutefois pas empêché les assaillants espagnols de percer cette défense en 1552 et de dévaster l’église. C’est pourquoi il ne reste plus grand-chose de la première église simple du 12e siècle : seuls quelques vestiges subsistent dans le chœur et le transept.

En 1553, Notre-Dame a été reconstruite et en 1555, le spectaculaire clocher a été érigé. Celui-ci comporte trois niveaux : un vestibule de 7 m x 7 m avec une voûte rayonnante, un étage intermédiaire et un étage final qui servaient d’espaces de fuite. La hauteur de chaque niveau est d’environ 8 mètres, ce qui donne une hauteur totale des murs de 25 mètres. Une flèche d’environ 10 m de haut couronne l’ensemble et assure une hauteur totale de 35 mètres.

En l’espace de quatre siècles, l’église a subi de nombreuses modifications qui n’ont pas forcément contribué à améliorer l’esthétique de l’édifice.

L’intérieur de l’église, est en revanche spectaculaire. Huit colonnes sont recouvertes de tableaux votifs peints entre 1564 et 1590, représentant les commanditaires au milieu de scènes de la vie de la Vierge Marie. Elles ont probablement été peintes par des artistes locaux. D’autres colonnes ont été peintes au 19e siècle avec des motifs végétaux.

A cela s’ajoutent de nombreux meubles et tableaux, dont certains proviennent de la chartreuse du Val Saint-Pierre, notamment le célèbre tableau de Jouvenet « Le repas du Christ chez Simon le Pharisien », peint en 1699. Au-dessus du chœur se trouve une voûte étoilée bleue.