Костел кармелитов наиболее ценный архитектурный памятник Мстиславля. Заложен в 1637 г. Реконструирован в 1746—1750 гг. И. Глаубицем (венчание башен, декор фасада, форма крыши). Здание в плане — трехнефная шестистолпная композиция с шириной среднего нефа около девяти метров. План храма близок к квадрату, что принципиально отличает его от традиционных базиликальных костелов. Пятигранная апсида повторяет пролет среднего нефа и связана с двухэтажной пристройкой ("теплой каплицей").

Заслуживает особого внимания интерьер костела, украшенный лепкой и фресками с религиозными сюжетами. Две центральные фрески посвящены взятию города в 1654 г. войсками Трубецкого (на одной изображен Мстиславский замок, на другой — расправа над ксендзами). Фресковая роспись относится ко второй половине XVII в.