Biserica Mănăstirii Hlincea este construită în plan triconc, cu turlă pe naos, cu pereții sprijiniți de patru contraforturi în trepte, dispuși, doi câte doi, la o oarecare distanță de absidele laterale.
Biserica Mănăstirii Hlincea impune prin proporțiile sale armonioase. Ea se înalță în mijlocul unei incinte spațioase, în formă de patrulater (cu laturi de câte 60 m), înconjurată de ziduri înalte, sprijinite în partea de vest de contraforturi puternice. În incinta mănăstirii se pătrundea inițial printr-o intrare boltită, aflată pe latura de vest, peste care se ridică o construcție de cărămidă, și pe sub turnul clopotniță, amplasat pe latura nordică. Astăzi intrarea se face numai prin partea de vest, turnul clopotniță făcând legătura cu un cimitir.
Biserica Mănăstirii Hlincea este construită în plan triconc, cu turlă pe naos, cu pereții sprijiniți de patru contraforturi în trepte, dispuși, doi câte doi, la o oarecare distanță de absidele laterale. Există în această privință asemănări cu planul bisericii de la Aroneanu. Zidurile bisericii au 1 metru grosime. Pridvorul bisericii este deschis, fiind format din trei arcade largi, susținute de coloane rotunde în față și de secțiune pătrată la colțuri. El a fost închis cu geamuri. Din pridvor se trece în pronaos, care este despărțit de naos prin trei arcade sprijinite pe două coloane.
Pictura Mănăstirii Hlincea a fost lucrată în frescă între anii 1659-1661, în timpul domniei lui Ștefăniță Lupu, de către pictorul Ioan Matei. Ea are o deosebită valoare istorică și artistică. În tabloul votiv de pe peretele de sud al naosului sunt pictați noii ctitori: Vasile Lupu, Ștefăniță Lupu și Doamna Ecaterina, îmbrăcați în costumele de ceremonie. Domnitorul ține în mână un pergament și o biserică în miniatură, Ștefăniță are în mâna dreaptă o fâșie de pergament cu o inscripție în limba greacă, iar în stânga o pungă, semn al ctitorului, ca și Doamna Ecaterina. Din pictura interioară se remarcă în mod deosebit figura arhanghelului Gavriil, precum și seria de sfinți militari: Mercurie, Nichita, Gheorghe, Dimitrie și Teodor, care indică realele calități portretistice ale pictorului.
De asemenea, este de remarcat prezența emblemei imperiale bizantine - vulturul bicefal încoronat, zugrăvită într-o nișă de sub fereastra altarului, simbol ce trebuie pus în legătură cu visurile de mărire ale lui Vasile Lupu, cel "cu fire împărătească, mai mult decât domnească".
Se remarcă, de asemenea, motivele populare originale cu care sunt împodobite chenarele și arcurile pronaosului. Pictura din biserică, în care predomină tonurile culorilor verde-pal, roșu-brun și roșu de minium, este o operă de artă care se impune prin realismul scenelor și calitatea desenului. Prezintă totuși urme de retușări de mai târziu.