Археологические исследования детинца, проведенные В. Богусевичем и академиком Б. Рыбаковым, обнаружили остатки каменного храма, которые позволяют сделать вывод, что он был очень интересным и необычным сооружением для тех времен. В отличие от распространенных в древности трехнефных четырехстолпных зданий, с севера и юга у него были выступы в виде апсид-конх, как в памятниках сербской архитектуры. Сколько церковь имела куполов, трудно сказать, вероятнее всего, один. Можно предполагать, что благодаря конхам массив храма был расчлененным и живописным, а силуэт - пирамидальным. Здесь, как в Пятницкой церкви в Чернигове и в Спасо-Преображенском храме монастыря в Новгороде-Северском, стены были украшены сложными пучковыми пилястрами, остатки которых были обнаружены во время археологических исследований.
Опорные столбы в церкви были в плане не крестчатые, а восьмигранные и широко расставлены, потому и интерьер впечатлял, видимо, свободой своего подкупольного пространства. Стилистическая особенность архитектурных деталей - сложного профиля пилястр, перспективных порталов, форма опорных столбов, - а также техника кладки путивльского храма близки памятникам архитектуры конца XII - начала XIII в.
Оригинальность и своеобразие архитектуры путивльского храма наглядно показывают, как во время феодальной раздробленности каждый мало-мальски значительный центр стремился не только обособиться политически, обрести экономическую независимость, но и заявить о своей самостоятельности в области искусства и архитектуры.
Логвин Г.Н. «Чернигов. Новгород-Северский. Глухов. Путивль». Очерк. - М. «Искусство», 1965 г.