Архитектурный облик храма сочетает в себе элементы современной эклектики с византийскими мотивами. Здание представляет собой каменную постройку с колокольней и куполом, выполненными в византийском стиле.
Храм во имя преподобного Амвросия Оптинского стал вторым православным приходом в Кировграде, дополнив существующую церковь во имя Владимирской иконы Божией Матери, расположенную по адресу: улица Революционная, 1.