Однонавний хрестовокупольний за поземним планом. Вівтар, південний та північний рукави пятигранні. Розташований на узгір'ї, укріпленим кам'яною підпірною стіною. Побудований у стилі бароко. З заходу знаходився прямокутний притвор. Перекритий склепіннями. Дах був високим гонтовим увінчаний главкою на восьмигранному барабані. Вікна костелу вузькі високі та мають стрільчаті форми.
Костел мав 10 вівтарів, в найбільшому знаходився «образ» роботи Марчелло Бачареллі, який зображував святих Рафаїла, Єроніма, Миколу, Адама. В верху того ж вівтаря знаходився герб Сенявських Леліва.
Руський воєвода князь Чорторийський заклав при костелі фундуш для утримання 12 убогих.
При костелі діяла двокласова парафіяльна школа.
В 1962 році храм, як інші костели Поділля (Черченський, Зіньківський, Сатанівський, Тиннський), підірвали більшовики-комуністи, залишивши нащадкам лише руїни та сміття.
Керамическая ограда костёла XVIII в. в г. Меджибож [Хмельницкая область]: фасад, план, попереч. разрез [Изоматериал]: чертеж, картон, масштаб 1:2, 1:10 / исполн. И. Красный. - [Б. м.: [б. в.], 19--]. - 1 л.; 58х40 см (Фонди ДНАББ ім. В. Г. Заболотного, перегляд документу)
Костел св. Трійці в смт Меджибіж Летичівського району Хмельницької області. Руїни: загальний вид: дальній ракурс: фотонегатив / фот. В. Я. Лащенко. - Київ: [б. в.], 1983. - 1 плівка; 6х6 см. (Фонди ДНАББ ім. В. Г. Заболотного, перегляд документу)
Костел св. Трійці в смт Меджибіж Летичівського району Хмельницької області. Руїни: південно-східний фасад: фотонегатив / фот. В. Я. Лащенко. - Київ: [б. в.], 1983. - 1 плівка; 6х6 см. (Фонди ДНАББ ім. В. Г. Заболотного, перегляд документу)
Костел св. Трійці в смт Меджибіж Летичівського району Хмельницької області. Руїни. Інтер`єр: вівтар: фотонегатив / фот. В. Я. Лащенко. - Київ: [б. в.], 1983. - 1 плівка; 6х6 см. (Фонди ДНАББ ім. В. Г. Заболотного, перегляд документу)
Костел св. Трійці в смт Меджибіж Летичівського району Хмельницької області. Руїни: західний фасад: фотонегатив / фот. В. Я. Лащенко. - Київ: [б. в.], 1983. - 1 плівка; 6х6 см. (Фонди ДНАББ ім. В. Г. Заболотного, перегляд документу)