Η μονή περιβάλλεται από ψηλό περίβολο και έχει φρουριακό χαρακτήρα.

Το καθολικό είναι κτισμένο σε έναν αρκετά σύνθετο τύπο. Αποτελείται από έναν τρίκογχο κυρίως ναό, στη δυτική πλευρά του οποίου προσκολλήθηκαν σταδιακά ένα μονόχωρο σταυρεπίστεγο τμήμα, που αποτελεί σήμερα μέρος του κυρίως ναού και ένας ξυλόστεγος νάρθηκας. Στη βόρεια και νότια πλευρά ήταν προσκολλημένα δύο κατεστραμμένα σήμερα παρεκκλήσια.

Ο τρίκογχος ναός έχει ανατολικά την μεγάλη πεντάπλευρη αψίδα του Ιερού και πλευρικές μικρότερες ημικυλινδρικές. Ο τρούλος είναι οκτάπλευρος με ιδιαίτερα υψηλές αναλογίες και εδράζεται σε κυβική βάση.

Η τοιχοποιία του τρικόγχου αποτελείται από σχιστόλιθους και παρεμβλητές πλίνθους, σε οριζόντιες συνεχείς σειρές. Η ανατολική αψίδα διαρθρώνεται στο πάνω μέρος με μία κόγχη και τρία τυφλά βαθμιδωτά τόξα, με πλίνθινα πλαίσια. Στον τρούλο το κάτω τμήμα αποτελείται από ψευδοπερίκλειστο (δηλαδή δομή από εγγώνιους λίθους, που περιβάλλονται από πλίνθους, χωρίς απόλυτη κανονικότητα), ενώ το πάνω από αμιγή πλινθοδομή. Στις πλευρές του τυμπάνου του διαμορφώνονται βαθμιδωτά τόξα, στα οποία διανοίγονται στενά παράθυρα σαν θυρίδες, Οδοντωτά γείσα περιτρέχουν τους τοίχους κάτω από τη στέγη, ο κεραμοπλαστικός διάκοσμος (δηλαδή η διακόσμηση της τοιχοποιίας από πλίνθους κομμένες και συνδυασμένες σε διάφορα σχήματα) περιορίζεται σε λίγα πλίνθινα στοιχεία, ο, σχήματα Κ και Χ με κατακόρυφη διχοτόμο, καθώς και ομοιόθετες γωνίες στο πάνω τμήμα των τυφλών αψιδωμάτων της ανατολικής αψίδας.

Τα περισσότερα μορφολογικά στοιχεία που παρατηρούνται στις εξωτερικές όψεις του καθολικού της μονής Μολυβδοσκεπάστου (τεχνική κρυμμένης πλίνθου, πολύπλευρη αψίδα, δαντελωτά γείσα του τρούλου, τυφλά αψιδώματα) ανήκουν στην παράδοση της ναοδομίας της Μακεδονίας και γενικότερα της Κωνσταντινούπολης, και πιθανόν μαρτυρούν την καταγωγή των συνεργείων που εργάσθηκαν στο μνημείο.

Το σταυρεπίστεγο τμήμα του ναού (δηλαδή στεγάζεται με δύο καμάρες, οι οποίες επικαλύπτει η μια την άλλη) οικοδομήθηκε μετά το τρίκογχο, όπως φαίνεται από την ασυμμετρία των μακρών πλευρών του και το γεγονός ότι ο νότιος τοίχος του καλύπτει τμήμα της νότιας αψίδας του κυρίως ναού. Διαφορές εντοπίζονται και στην τοιχοποιία, αφού τα οδοντωτά γείσα και τα κεραμοπλαστικά κοσμήματα του τρικόγχου δεν συνεχίζονται στο σταυρεπίστεγο τμήμα. Το τμήμα αυτό πιθανότατα είναι κατασκευασμένο σε δύο φάσεις, αφού οι παραστάδες, που στηρίζουν την εγκάρσια καμάρα του, ακουμπούν στις παλαιότερες τοιχογραφίες, μαρτυρώντας ότι πιθανόν αρχικά ήταν καμαροσκέπαστος και στη συνέχεια προστέθηκε η εγκάρσια καμάρα. Δεν αποκλείεται βέβαια το τμήμα αυτό του ναού να ήταν εξ αρχής σταυρεπίστεγο και απλώς η εγκάρσια καμάρα του να δέχθηκε κάποια ενίσχυση.

Η τοιχοποιία του αποτελείται από σχιστόλιθους με πλίνθους που παρεμβάλλονται μεταξύ των λίθων. Ο κεραμοπλαστικός διάκοσμος είναι πλουσιότερος από αυτόν του τρικόγχου. Στα αετωματικά τύμπανα ανοίγεται από ένα δίλοβο παράθυρο με πλίνθινο πλαίσιο. Πάνω από τα παράθυρα υπάρχουν εντοιχισμένα έξι αγγεία, τα οποία αποτελούσαν μέρος της διακόσμησης του ναού. Τα αγγεία χρονολογούνται στον 13ο και 14ο αιώνα και έχουν αποδοθεί σε εργαστήρια της Νοτίου Ιταλίας ή Σικελίας και ένα σε εργαστήριο των Σερρών. Στο νότιο τύμπανο υπάρχει μικρού μήκους οδοντωτή ταινία πάνω από το δίλοβο παράθυρο.

Το 16ο αιώνα στη δυτική πλευρά του καθολικού προστέθηκε ανοικτός νάρθηκας, που δέχθηκε πολλές επισκευές και προσθήκες. Αρχικά έφερε από δύο τοξωτά ανοίγματα στη βόρεια και νότια πλευρά, από τα οποία ανοιχτά είναι σήμερα μόνον αυτά της νότιας πλευράς, όπου υπάρχει χαγιάτι που στηρίζεται σε τρεις πεσσούς.

Στη νότια και τη βόρεια πλευρά του καθολικού υπήρχαν προσκολλημένα παρεκκλήσια, τα οποία σήμερα δε σώζονται. Από αυτά το παρεκκλήσιο της βόρειας πλευράς, αφιερωμένο στην Αγία Παρασκευή, επικοινωνούσε με τον κυρίως ναό με δύο ανοίγματα που κλείστηκαν τον 16ο αιώνα, αφού σήμερα καλύπτονται με τοιχογραφίες της ίδιας εποχής. Το παρεκκλήσιο της νότιας πλευράς, αφιερωμένο στον Άγιο Ιωάννη σώζονταν έως και τη δεκαετία του 1960.

Νοτιοδυτικά του καθολικού και σε επαφή με τον περίβολο, υπάρχουν τα διώροφα κελιά της μονής, ένα μεγάλο μέρος των οποίων καταστράφηκε κατά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο και τα οποία έχουν αναστηλωθεί και ανακαινιστεί τα τελευταία χρόνια.