La chiesa di Saint-Denis si compone di due parti ben distinte, vale a dire una navata romanica abbastanza spaziosa della fine dell'XI secolo, e di un insieme omogeneo del XVI secolo di transetto, campanile centrale sopra la crociera del transetto, coro di due campate al capezzale e due cappelle laterali del coro, portanti su due campate ciascuna. I tralicci hanno grandi timpani comuni con le cappelle vicine, mentre le cappelle orientali hanno frontoni indipendenti, che si affacciano anche sul nord e sul sud.
La navata è priva di contrafforti. Poiché era più largo del quadrato del transetto, poteva essere collegato direttamente ai bracci del transetto attraverso stretti passaggi. Il soffitto è a botte in legno, e le pareti sono perfettamente nude all'interno. Tre strette finestre a tutto sesto della fine dell'XI secolo sussistono tuttavia a nord. Le loro controparti a sud sono state intasate e rimangono visibili solo dall'esterno. Con questa eccezione, il carattere romanico dell'edificio si è perso a causa dei successivi rimaneggiamenti. Ad esempio, non esiste più un portale romanico. Il portale occidentale è in manico di canestro e sormontato da una baia piena gruccia moderna; il portale nord è in terzo-punto. Una torretta della scala ottagonale occupa l'angolo fra la parete del nord e la traversa nord.
La struttura delle nove campate del XVI secolo appartiene all'arte gotica, e l'arredamento interno si evolve dallo stile fiammeggiante allo stile rinascimentale a sud, ma tutte le baie sono comunque in terzo punto, come è anche il caso delle aperture del campanile. Le campate sono imperniate su croci di ogiva le cui nervature ricadono su portalampada a nord e su consolle a sud, mentre penetrano nella nave centrale, cioè si fondono nei pilastri. Una volta tuttavia, quella della cappella sud-ovest accanto al transetto sud, risponde al gotico del Rinascimento, e il suo centro è occupato da un quadrato in cui si incrociano le nervature. Ai cinque punti di incontro sono stati apposti dei medaglioni.
La sostituzione delle finestre è di stile fiammeggiante per quanto riguarda le tre campate del nord e il capezzale, e di stile rinascimentale per quanto riguarda le tre campate del sud. L'abside possiede inoltre un'unica bacca, le pareti poste ad angolo sono cieche. I contrafforti spalmano le pareti alle estremità e al confine tra due campate. Alle quattro estremità si trova un solo contrafforte inclinato, che indica già la transizione verso il Rinascimento. I contrafforti delle facciate nord e sud terminano con pinnacoli, ad eccezione di quelli al centro delle grandi pareti timpani, che proseguono oltre i pinnacoli fino alle cime delle mura. I contrafforti del comodino terminano con una glassa. Il campanile ha un solo piano di bassa altezza, aperto su ogni lato di una baia a terzo punto con una sostituzione fiammeggiante. Il tetto è a due piani.