Durante 160 años se edificó y decoró la Iglesia con magníficas obras de arte; muestra de ello son los 16 Profetas, serie pictórica atribuida a Nicolás Javier Goribar, artista quiteño del siglo XVIII. Al pincel del Hermano Hernando de la Cruz se le atribuyen los dos grandes lienzos originales: del Infierno y del Juicio Final, obras ejecutadas en 1620, cuyos fascímiles pintados por Alejandro Salas en el siglo XIX, se ubican en los lados norte y sur del ingreso a la Iglesia.
La sacristía es una pinacoteca en la que se distinguen santos jesuitas y uno de los doctores de la Iglesia. Preside la sacristía el Retablo de San Ignacio, cuya pintura data del siglo XVII y está atribuida a Hernando de la Cruz, dos lienzos tienen la firma del dibujante francés Jean de Morainville de fecha 1757, mientras que todas las demás obras son anónimas.
Junto a la sacristía, hacia el norte, se ubica el que fuera en 1622 el primer Salón de Grados de la Universidad San Gregorio Magno, el que conserva en sus diversas pinturas murales, la memoria de los múltiples usos que tuvo. Se sucedieron en éste, importantes hechos históricos de la vida democrática del Ecuador. Recordemos: en 1791 fue Sitio de Reunión de los Independentistas; fue también el lugar donde en 1822 el Mariscal Antonio José de Sucre presidió el primer acto democrático de la vida republicana del Ecuador; el 13 de mayo de 1830 la Asamblea de Notables de Quito firmó el Acta de Separación de la Gran Colombia; luego se convirtió en la Capilla de San José, actualmente es una sala de uso múltiple.
De la mampara, talla trabajada totalmente en madera, se destacan las columnas salomónicas decoradas con racimos de uvas. Sobre ésta, se halla el coro de la Iglesia, cuya balaustrada parece una tribuna de ángeles. El órgano allí ubicado, de fabricación estadounidense, marca Roosevelt, es de 1888 y aún en funcionamiento se lo utiliza para conciertos especiales.