Kostel stojí na jižním svahu kopce Špilberku na ulici Pellicově, průčelím směřuje k jihu ke schodišti vedoucímu na ulici Pekařskou. Na sever orientovaný kostel má obdélný půdorys, vstupní průčelí je opatřeno výrazným rizalitem s plochou střechou, završuje ho poměrně nízká sedlová střecha s dřevěnou hranolovou věžičkou ve vrcholu štítu na jihu. Vstupní rizalit se směrem do ulice otevírá pravoúhlým vstupem s dvoukřídlými kazetovými dveřmi, nad ním je široké půlkruhově sklenuté okno osvětlující varhanní kruchtu. Ze soklu členěného pásovou rustikou vyrůstají v průčelí dva páry polosloupů nesoucích římsové kladí s metopy a triglyfy, završené trojúhelným tympanonem s reliéfem kalicha uprostřed. Boky vstupního rizalitu mají lizénové rámy vymezené podloženými pilastry nesoucími římsová kladí, s triglyfy pouze u hlavicích pilastrů. Obdobně jsou členěny boční fasády opatřené čtveřicemi thermových oken s podokenními římsami vynášenými vegetabilními konzolkami, kolem oken jsou lištové šambrány s klenáky. Kostel obíhá profilovaná korunní římsa, která je v průčelí opticky prolomena nízkými podstavci navazujícími na nárožní pilastry (předpokládané osazení bylo patrně – sochami nebo kalichy). Věžička je zbudována z bohatě vyřezávaných sloupků s dekorem odkazujícím na Jurkovičovské prvky adaptovaného lidového stavitelství. Završuje ji štíhlý jehlanec ukončený cibulí a hvězdou. Interiér dělí na tři lodě dřevem obložené kovové sloupy, které spolu s dřevěnými ozdobnými oblouky nesou dřevěný strop, zavěšený na v té době moderním vaznicovém krovu s kleštinami. Střední loď má bedněný strop s pohledovými trámy mírně zaoblený, boční lodi rovný. Před kazatelnou, situovanou v ose hlavní lodi a završenou kuželovitou stříškou s kalichem, stojí stůl Páně a tři bloky kostelních lavic, a to v souladu s uspořádáním reformovaných kostelů bez obvyklé prostřední uličky (původně bylo několik lavic i po obou bočních stranách kazatelny). Nad vstupní předsíní je varhaní kruchta vynesená na šesti konzolách a do lodi otevřená široce rozkročeným stlačeným obloukem. Přístup na ni vede po dřevěném zalomeném schodišti vedeném přímo z lodi. Dlažbu tvoří na koso ložené čtvercové dlaždice z umělého kamene v pravidelně se střídající černé a béžové barvě. Betlémský kostel se do dnešní doby dochoval v téměř autentické podobě, a to včetně vybavení z doby stavby – oken, dveří včetně kování a mříží, dlažeb, dřevěné kruchty s ozdobnými konzolami, táflováním sloupů, dřevěných vyřezávaných oblouků stropní konstrukce a movitého zařízení – kazatelny, stolu Páně, kostelních lavic, schodiště a parapetu varhanní kruchty a tabulek na čísla písní. Mladší úpravy se obvykle týkaly pouze topení, osvětlení a ozvučení. Poslední celková oprava exteriéru i interiéru proběhla roku 1995. Kostel se nachází v urbanisticky mimořádně významné poloze – ačkoli se nachází v poměrně úzké ulici, osa tvořená k chrámovému průčelí kolmo orientovanou ulicí Leitnerova s monumentálním schodištěm umožňuje daleký průhled na průčelí z Pekařské ulice. Autor stavby byl německý železniční inženýr, který do Čech a posléze na Moravu přišel v důsledku stavby rakouských státních železnic. Možná proto konstrukčně pracoval s prvky typickými spíše pro nádražní než sakrální stavby. Nad vstupem do chrámu, lemovaným sdruženými polosloupy, je nápis: MY KÁŽEME KRISTA (1. Kor. 1,23). V době stavby to byl první česky psaný nápis na veřejné budově v Brně. Vídeňský časopis Der Architekt, uveřejnil roku 1895 vyobrazení Betlémského kostela s textem: „Předmět ten jest již pro svou jednoduchost a účelnost zajímavým a ukazuje, čeho se skrovnými prostředky docíliti dá, neboť při vší šetrnosti jest chrám ten pěkný a prostranný.“ O několik let později (1898) byl podle Alberova návrhu postaven rovněž evangelický kostel v Nymburce, který je zejména v interiéru modifikovanou variantou brněnské předlohy. K projektování pro evangelíky se vrátil ještě roku 1900 v Hustopečích, kde vznikl menší kostel propojený s farou a mající podobně koncipovanou věžičku jako brněnský.