Conçu dans l'esprit de ses commanditaires pour s'harmoniser avec l'architecture éclectique de l'église, bâtie entre 1850 et 1863 par les architectes de la ville Louis Le sauvage et François-Dominique Geufroy, le mobilier présente, malgré certaines transformations, une grande homogénéité de style. Hormis les quelques objets qui proviennent de l'abbaye Notre-Dame du Vœu (bas-reliefs IM50000324 et IM50000425, dalle funéraire de l'abbé Léobin Lefillastre IM50000449), ainsi que trois calices, dont l'un appartint à l'ancienne chapelle Notre-Dame du Vœu, détruite lors de la monarchie de Juillet (IM50000428), les pièces les plus anciennes, tels le vitrail de la Charité (IM50000479) ou le maître-autel (IM50000457), ne remontent pas avant l'année 1858, date de l'ouverture de l'église au public. Les plus récentes appartiennent à la période de la Reconstruction, époque où une grande partie des verrières de la nef et du chœur sont redessinées par le peintre-verrier Gabriel Loire. Dans le chœur et la nef, la taille de pierre, la ferronnerie d'art et la sculpture, dont une bonne partie est due à l'atelier du sculpteur rouennais Félix Bonnet, dominent l'ensemble du décor au détriment de la peinture, représentée par une dizaine de tableaux, fruits de dons ou d'achats. La sacristie conserve plusieurs pièces d'orfèvrerie, réalisées essentiellement dans la seconde moitié du XIXe siècle. Situé à proximité, au 34, rue du président Loubet, le presbytère abrite une très belle collection de vêtements liturgiques, tissée pour le clergé de la paroisse entre 1870 et le premier quart du XXe siècle, une bannière de procession ainsi qu'un remarquable ombrellino de procession (IM50000634).