Bažnyčios interjeras kito kartu su visu pastatu. Kadaise medžio lentų lubomis dengta, keraminėmis plytelėmis grįsta, bizantinio stiliaus sienų tapyba dekoruota vidaus erdvė pasikeitė neatpažįstamai. Tačiau ir šiandien šventovėje tebėra įvairiems šešių šimtmečių istorijos tarpsniams būdingų interjero elementų. Presbiterijos langų nišose išlikusi dviejų laikotarpių barokinė sienų tapyba: augaliniai ornamentai, nežinomo šventojo vienuolio šviesiu abitu atvaizdas, Kristaus ir Marijos monogramos langų arkų viršuje. XVII amžiuje bažnyčioje įrengtos smiltainio plokščių grindys XX amžiuje buvo užklotos lentomis.
Po stiuko lipdiniais puoštais cilindriniais bažnyčios skliautais — vėlyvojo baroko interjeras. Žymiausi jo elementai – altoriai, vargonų tribūna ir prospektas, sakykla. XIX amžiaus viduryje suformuotas aštuonių barokinių altorių ansamblis nėra vientisas. Šioje bažnyčioje nuo seno itin gerbta rožinio malda. 1611 metais įkurta Rožinio draugija, prie šiaurės rytų pilioriaus įrengto šoninio Rožinio Švč. Mergelės Marijos altoriaus pirmajame tarpsnyje įkomponuotas XVII amžiuje nutapytas paveikslas „Rožinio Dievo Motina su šv. Dominyku ir šv. Kotryna Sieniete“, jis puoštas sidabro aptaisu, o Marijos galvą supa dvylikos sidabrinių žvaigždžių aureolė. Šio altoriaus antrojo tarpsnio paveikslas „Švč. Mergelės Marijos apsilankymas pas Elzbietą“ ir jį ikonografiškai papildanti Zacharijo skulptūra iliustruoja Bažnyčios titulą.
Prie pietų sienos įrengtas Švč. Jėzaus Širdies altorius, jam pritaikytas Šv. Antano Paduviečio altoriaus retabulas, perkeltas iš Trakų bernardinų bažnyčios, kuri po 1832-ųjų buvo uždaryta ir vėliau nugriauta. Mažųjų brolių tradiciją atskleidžia retabulą vainikuojanti skulptūrinė grupė: priešais monstranciją klūpantys angeliukų lydimi jautis ir asilas, anot šv. Antano gyvenimo istorijos, priklaupę pagarbinti nešamą Švenčiausiąjį.
Unikalus ir turtingas bažnyčios lobynas — jame randame XVI a. pr. gotikinį, veikiausiai Prūsijos auksakalių darbo, evangelistų simboliais puoštą sidabrinį kryžių pacifikalą su visatūre Nukryžiuotojo figūra, gausybę Dievo Motinos atvaizdui skirtų votų, ankstyvuosius šio paveikslo aptaisus ir kitas puošmenas, vertingą liturginių reikmenų rinkinį. XVIII amžiaus mediniams bažnyčios įrenginiams vieningumo teikė marmurą imituojanti ir apimties įspūdį kurianti iliuzinė tapyba, šiandien matoma ant vargonų tribūnos tvorelės. Ant piliorių nutapyti konsekraciniai kryžiai primena, kad rekonstruota bažnyčia 1718-aisiais Vilniaus vyskupo, Trakų prepozito Konstantino Kazimiero Bžostovskio (1644—1722) buvo pašventinta.
