Ruotsin kuningas Kaarle XI:n muistolle omistettu kirkko on edustuksellinen ja suurin historistinen kalkkikivikirkko. Suunnittelija, pietarilainen arkkitehti Otto Pius Hippius, jolla oli virolaiset juuret halusi, että jumalanpalveluksen keskipisteet, saarnatuoli ja alttari, olisivat hyvin nähtävissä ja kuultavissa kaikilta istumapaikoilta kirkossa. Hän piti tärkeänä kirkon ulkonäön taiteellista aspektia ja erittäin hyvää valaistusta.

Kaarlen kirkkoa kaunistavat J. Kölerin ja S. Kügelgenin alttarimaalaukset, jotka ovat näkemisen arvoisia.
Kirkon vanhin osa on tornin kellot, vuonna 1884 valmistuivat Viron suurimmat 30-rekisteriset mekaaniset urut.