El templo monacal, majestuoso edificio del siglo XVIII, obra del monje samonense P. Juan Vázquez, OSB, es de estilo barroco, aunque le caracteriza su sobriedad clásica.
Llama la atención por su luminosidad y grandeza , austeridad de líneas y proporcionadas dimensiones.
La nave principal y el crucero, en cuyo centro se yergue la cúpula, forman externamente una cruz latina erigida sobre el vasto rectángulo de ocho vertientes en su exterior, luce en lo alto un remate macizo en forma de linterna.
Fue costumbre litúrgica y arquitectónica española que en las catedrales e iglesias monasteriales estuviera el coro en la nave central. Así era en Samos. Pero en 1970 se trasladó la sillería al presbiterio, adelantando el altar mayor al crucero. La Iglesia ganó en visibilidad y amplitud. No hay otra semejante en la provincia de Lugo.
Consta de tres naves. La central es de mayor altura y anchura que las dos laterales. El alzado del templo se ordena, en su nave principal, mediante pilastras dóricas de festón vertical, que comprenden en su interpilastrado inferior arcos de medio punto sobre impostas. En la parte superior, se abren unas tribunas con arco de medio punto y barandilla de hierro forjado.
Por último, enlaza las pilastras un sólido entablamento, sobre el que voltea una bóveda de cañón cassetonada. Cada tramo abovedado ilumina con dos lunetos la nave principal. En el crucero, una cúpula gallonada con casetones en el intradós y con anillo muy adornado descansa sobre un tambor.
Las pechinas están adornadas con los cuatro altos relieves pétreos de los santos doctores marianos benedictinos: Anselmo, Bernardo, Ildefonso y Ruperto. Completan la iluminación de la parte central de la iglesia tres grandes óculos, en la fachada y en ambos testeros del crucero.
Las naves laterales, separadas de la central por gruesos pilares, se abren a ella a través de amplias arcadas. Son de bóveda de arista y comprenden tramos hasta el crucero.
Dignos de consideración son los retablos y sus esculturas, entre los que destacan las obras de Francisco de Moure (1577-1636) y de José Ferreiro (1738-1830). Mención expresa merecen tres esculturas del primero: la inmaculada, san Juan Bautista y la Virgen Dolorosa. Del segundo es el retablo mayor, excelente obra neoclásica, con la escultura de san Julián en el arco central. Un rompimiento de gloria a lo Bernini figura el cielo, hacia el cual dirige el santo su extática mirada.
El año 2016 la Comunidad de Mayaguez, en Puerto Rico, dependiente de Samos, restauró el Retablo Mayor y se volvió a colocar el altar antiguo, con sus gradas y frontal, tal como fue concebido por el autor y como estuvo hasta el Concilio Vaticano II.
Digno de mención es el soberbio órgano, con casi 4000 tubos, de los mayores de Galicia.
