Im Innern ist die Palmbühlkirche eine hohe Saalkirche im Barockstil mit sehr reicher Ausstattung. Große Teile werden dem einheimischen Künstler Urban Faulhaber zugeschrieben.
Von der Stadt aus führt ein Kreuzweg hoch zur Palmbühlkirche. In den bewaldeten Hängen des Palmbühls befinden sich darüber hinaus zahlreiche Statuen, Grotten und kleine Kapellen, die zum Innehalten und Gebet einladen. Ihren ganz eigenen Charakter haben die Sonntagsmessen, bei denen die Gläubigen an warmen Tagen an der Messfeier auch im Freien auf der Wiese teilnehmen.
Über die Weihnachtszeit ist die von freiwilligen Helfern jährlich aufgebaute Krippenszene ein besonderes Highlight, das mit zahlreichen mechanischen Effekten begeistert.
In der Kirche ist zudem eine Stempelstelle für Pilger, die auf dem Jakobusweg unterwegs sind.
