Розписи стелі імітують небосхил з ангелами. Посередині зімкнутого склепіння з розпалубками зображений плафон із розеткою в його центрі. Навколо нього під ангелами текст «ADORO ТЕ DEVOTE LATENS DEITAS !». що закликає схилятися в покорі Богу.
У сакристії ніші не доходять до п’яти склепіння і не розривають, як}’ каплиці, карниз стіни. Центральна ніша торцевої стіни найширша — 2,5 м. У плані вона еліпсоподібна, має однакову з нішами поздовжньої стіни (їхня ширина по 2 м висоту й обрамлення складного малюнка з заломами, іонікою і завитками. Дві інші менші ніші цієї стіни використовуються для умонтованих шаф, а те одназних (ліва) була дверним прорізом у колегіум.
Стіни і люнети багато декоровані. Основними елементами декору для стін є двоуступчасті плоскі пілястри, карниз, обрамлення і заповнення декором площин ніш, фільонки з ліпними гірляндами. Люнети мають круглі прикрашені гірляндами медальйони. обрамлені тягнутим профілем архівольта з розетками на ньому, як це зроблено в каплиці.
Утрьох нішах поздовжньої стіни збереглися розписи з зображенням древніх споруд Луцька, що не збереглися: Тринітарського монастиря з костьолом. Бернардинського, Домініканського і Кармелітського костьолів.
Обстеження костьолу підтверджує думку про тс, що він перебудовувався. Порівняння планів підвалу і надземної частини вказує на їхню часткову невідповідність. Ритм поперечних осей пілонів і стіп підвал) — дещо інший, ніж першого поверху. Незвично товстою є стіна підвалу під першими двома під купольними стовпами, що свідчить про суттєву відмінність початкового від наступних задумів. Склепіння над підвалами під середнім нефом поновлені. Це видно з того, що вони гіршої якості і не відповідають сусіднім перекриттям та подекуди перекривають декор стін. Доступні для огляду (завдяки відсутності місцями тиньку) стіни та склепіння передньої частини підвалів під центральним куполом та в сусідньому прогоні викладені з більш пізньої цегли (27-26) х (12-13) х 6 см. З такої ж цегли зроблено сходи з нижнього ярусу па верхній та примуровку склепінь колегіуму. Старіша цегла має розміри (27-28) х (12-13) х (8-9) см, а на деяких ділянках ширину 14 см.
У зоні новобудови під середньою навою змінено напрямок склепінь на поперечний. Поперечна стіна між зонами костьолу з різними розмірами цегли має внутрішній шов, який ділить стіну на товщини 49 (новіша частина) і 61 см. Можливо, цей шов фіксує межу першого етапу будівництва костьолу. Наявність декору до зведення повторних склепінь і значна відмінність їх цегли — ознаки досить великого проміжку часу між двома етапами.
На рівні верхнього ярусу підвалу, під нинішнім центральним входом до костьолу, знаходиться дверний проріз, який служив виходом з костьолу. Це разом з іншими переробками вказує на тс, що на час існування цього входу рівень землі біля костьолу мав бути значно нижчим, що первісна планувальна організація підвальних поверхів змінена, що тодішня проектна композиція головного фасаду мала бути іншою, ніж зараз.
Є ознаки перебудов або різночасного будівництва і на надземній частині споруди. Різними є бічні фасади: частково тому, що західний був орієнтований усередину Окольного замку і на один із внутрішніх дворів колегіуму, а східний — убік оборонного рову і міста. Але на місцями оголеній від тиньку західній стіні можна було бачити сліди замурованих віконних прорізів, ритміка яких не відповідає існуючим прорізам, зокрема галерейним четвертого ярусу. Тобто ця галерея більш пізня. Відмінними є вікна сакристій обох фасадів, ритміка та декор галерейних прорізів. На західному фасаді немає пілястр. Свідченням суттєвих перебудов може бути наявність замурованих прорізів з кованими завісами для дверей, що виходили в нинішній трансепт на висоті 10 м від підлоги пави так, ніби на одному з періодів будівництва не було трансепту. Зараз немає великого вівтаря висотою 18 м, зведеного в 1636 p., який перекривав би нинішнє вікно в пресвітери.
Поки що не можна пояснити причини усіх аномалій та переробок, а тому немає ясності відносно того, чи костьол споруджений за єдиним проектом і саме проектом Якуба Бріано. Існуючі версії потребують перевірок. Наприклад, шукаючи пояснень нетрадиційного видовження середньої нави, Ростислав Метельницький висловив припущення, що первісний вхід до костьолу проектувався з півдня, а не з півночі, як бачимо в натурі. Була й інша причина влаштування входу з півдня. Характер існуючого декору в підвалі вказує на те, що служба спочатку проходила під нинішнім пресвітерієм, тому простіше було входити до первісного костьолу з боку нинішнього колегіуму. Появу нових склепінь у підвалах можна пояснити як зміцненням конструкцій на вимогу римського архітектора для гарантування безпеки при зведенні купола (припущення Єжи Пашенди), так і потребою їх зміцнення після руйнування костьолу внаслідок пожежі. Останнє припущення пояснює, чому для нових склепінь застосована інша цегла, ніж в основних конструкціях. Якщо існував проект костьолу з 1609 p., під який було отримано королівський дозвіл на закупівлю ділянок для будівництва, то цілком можливо, що новий архітектор провінції Якуб Бріано міг запропонувати підняти рівень землі навколо костьолу і повий проект його фасадів.