Прямоугольный алтарь внешне не выделен. С севера и юга устроены четырёхколонные коринфские портики под треугольными фронтонами. По центру над двухсветным объёмом возвышается широкий барабан с пологим куполом, увенчанным главкой-фонариком. С запада примыкает небольшая двухъярусная колокольня (верхний ярус перестроен в 1820 гг., позднее сломан и воссоздан в 1960 гг.). На торцевых фасадах северной и южной ветвей креста, скрытых за колонными портиками, прямоугольные окна расположены по трём осям. Между окнами – пилястры, соответствующие колоннам. На боковых фасадах алтаря и западного притвора окна заглублены в арочные ниши. Причём нижние окна фланкированы ионическими пилястрами малого ордера. В нижнем ярусе колокольни применены круглые окна, а в барабане – окна-серлианы, чередующиеся с арочными. Некоторые характерные детали позволяют исследователям говорить, что прототипом для храма на Варварке была Никольская церковь в усадьбе князя Ивана Андреевича Прозоровского Николо-Прозорово (ныне Мытищинского района Московской области; 1792 г.). Крестообразный план, четырёхколонные портики с фронтонами и полуциркульные окна верхнего света на боковых фасадах перекликаются с московской постройкой. Исследователи находят интересным, что Никольский храм, в свою очередь, скорее всего, повторял крестообразную композицию церкви апостола Иоанна Богослова в усадьбе Прозоровских Кузьмищево (ныне Калужской области; 1789 г.). При этом необычный по форме венчающий купол Никольского храма, прорезанный восемью арочными люкарнами под треугольными сандриками, во многом схож с завершениями московских церквей Московского митрополита Филиппа в Мещанской слободе (1777–1788 гг.) и Усекновения главы Иоанна Предтечи в Казённой слободе (1794–1801 гг.), построенных М.Ф. Казаковым. М.Ф. Казаков также исполнял заказы И.И. Барышникова, ктитора церкви великомученицы Варвары. Таким образом, исследователи предполагают, что и этот храм проектировал не Р.Р. Казаков, а М.Ф. Казаков (что, однако, остаётся гипотезой). Церковь великомученицы Варвары благодаря своей известности сразу же стала объектом для многочисленных подражаний. Храмы Рождества Христова в селе Михалёве (Воскресенского района Московской области; 1818–1821 гг.), Знамения в Волове (Тульской области; 1822 г.), Успения в Великополье (Смоленской области; 1820 гг.) исследователи считают довольно точными копиями церкви на Варварке. Ещё одна храмовая постройка, часто приписываемая Р.Р. Казакову, – церковь Сошествия Святого Духа в селе Шкинь под Коломной (1794–1798 гг.). Крупное монументальное сооружение с базиликальным планом, увенчанное мощным куполом на высоком световом барабане и имеющее двубашенный западный фасад, стилистически очень сходно с церковью св. Мартина Исповедника. Исследователи отмечают, что в декоре фасадов ярко выражен римско-дорический ордер. С севера и юга здание украшают четырёхколонные портики, с запада устроена глубокая четырёхколонная лоджия. Апсиду огибает колоннада из сдвоенных колонн. Сдвоенные малые коринфские полуколонны применены на цилиндрических колокольнях. Такие же одинарные полуколонны украшают световой барабан. Помимо обилия ордерных мотивов храм в селе Шкинь роднят с творчеством Р.Р. Казакова также круглые и полуциркульные окна верхнего света и общая напряжённо-драматическая образность сооружения.