L’église a fait l’objet de programmes de constructions étalés sur deux siècles, ce qui explique son plan assez compliqué. Les parties les plus anciennes – bas de la nef et porche sud – datent du XVIe siècle. Dans la première moitié du XVIIe siècle ont été réalisés le reste de la nef et le premier transept. Selon René Couffon, le deuxième transept et le chevet seraient dus à Guillaume Kerlezroux et exécutés entre 1660 et 1664. La sacristie a été ajoutée aux environs de 1700. Enfin, le clocher a été érigé au cours de la première moitié du XVIIIe siècle.
Le clocher
A l’ouest, l’église se termine par un clocher-porche, haut d’environ 54 mètres. C’est la dernière construction de l’ensemble, réalisée par Sébastien Roussel qui était architecte à Lesneven. Il date du règne de Louis XV. La tour porte les dates 1728 et 1735.
Il repose sur quatre piliers et ne comporte pas de fondations : c’est l’un des derniers grands clochers à flèche de l’école bretonne (transposition en style classique de modèles gothiques comme le clocher du Kreisker de Saint-Pol-de-Léon).
La tour, haute de 24 mètres, ne comporte pas de contreforts d’angle, mais de simples pilastres qui montent jusqu’à la galerie placée en encorbellement. Sur la plate-forme, s’élance une merveilleuse flèche octogonale de 30 mètres. Dans les angles, des clochetons, tel un jeu de construction, passent du plan carré au plan octogonal et évitent que la flèche centrale ne paraisse trop grêle.
Le porche sud
On entre dans l’église par le porche-sud du début XVIe, vestige de l’église antérieure et de la même époque que la fenêtre à galbe placée à gauche et décorée d’un lion et d’un griffon.
C’est un bel ensemble gothique flamboyant. Des feuillages d’acanthe se détachent de la voussure et témoignent de la maîtrise des sculpteurs. La pierre choisie pour les sculptures, le kersanton, contraste avec le reste du porche. La porte est bordée de deux pinacles le long desquels courent un chat et un chien !
L’intérieur ne comporte pas de niches pour les statues des apôtres comme dans d’autres porches de la région car, à Sizun, les apôtres ornent l’ossuaire. Au fond, un buste-cariatide porte la date de 1514. La statue qu’il supportait, celle de saint Suliau, en bois polychrome, est actuellement placée à l’intérieur de l’église, au-dessus de la petite porte d’entrée nord.
Le chevet de type Beaumanoir
Le chevet est « à noues multiples », du type Beaumanoir. Une « noue » est la ligne formée par la rencontre de deux pans de toiture. Les Beaumanoir sont une famille de bâtisseurs originaires de Plougonven qui ont popularisé ce type de chevets au XVIe siècle.
De l’extérieur, on peut admirer ce bel ensemble de sept pans dont six sont coiffés de lanternons. Les gâbles portent des crochets semblables à ceux de Guimiliau et les contreforts sont ornés de niches décoratives surmontées de dais à dôme de style Renaissance. Quatre pans possèdent un vitrail. La fenêtre du pignon oriental a été murée en 1833 lors du réaménagement du maître-autel. La luminosité au chœur est assurée par les deux fenêtres latérales.
La sacristie
Sa construction a débuté en 1708, alors que le règne de Louis XIV touchait à sa fin. Elle complète harmonieusement l’enclos. Elle est reliée au chœur par un couloir à voûte de pierre. Son plan est octogonal, barlong, sa façade classique est ornée de pilastres et de panneaux qui imitent une boiserie.
La toiture en carène renversée (en "chapeau de gendarme"), couverte d’ardoises des Monts d’Arrée, ajoute une note élégante, voire maniérée à cet édifice dont le rez-de-chaussée était la sacristie, tandis que l’étage servait de logement pour le sacristain, car le trésor de la fabrique y était conservé, notamment le reliquaire en argent de saint Suliau.