De kerk van Noordbroek behoort tot de hoogtepunten van de laat-romaanse bouwstijl in Groningen. Het kerkgebouw, een kruiskerk, is in het eerste kwart van de veertiende eeuw gebouwd. De losstaande romaanse toren (bijgenaamd Olle Dodde – ‘oud, dik en log ding’) is mogelijk iets ouder; de toren is uitgerust met een zadeldak.

Beide zijn in de loop der eeuwen slechts op een aantal ondergeschikte punten aangepast. Nog steeds heeft het de magnifieke uitstraling die de bouwmeester destijds voor ogen moet hebben gehad.

Bijzondere interieurstukken zijn het koorhek, een rijk bewerkte preekstoel en een 24-stemmige Schnitgerorgel. Het instrument is in 1696 gebouwd door Arp Schnitger en had aanvankelijk twee klavieren met pedaal. In 1768 verving Albertus Hinsz het verkorte octaaf door een volledig groot octaaf en breidde het aantal registers uit. Heinrich Freijtag voerde vanaf 1806 een ingrijpende verbouwing uit, waarbij de aanblik van het orgel drastisch gewijzigd werd: hij voegde pedaaltorens toe en vernieuwde het frontpijpwerk. In deze periode werd ook het orgelbalkon gemaakt en de draperieën op de wand achter het orgel. De laatste grote restauratie werd in 2014 verricht door Mense Ruiter orgelmakers.

In de kerk zijn veel, voornamelijk middeleeuwse muur- en gewelfschilderingen te zien. De schilderingen zijn enkele eeuwen bedekt geweest door een laag witkalk. Ze zijn weer tevoorschijn gekomen na restauraties in de twintigste eeuw. Bij het verwijderen van de kalklaag kwam ook een tekst tevoorschijn waaruit bleek, dat de kerk in 1599 ingrijpend is gerestaureerd door meester Gerget en zijn gezellen. De door hen gebruikte werktuigen staan afgebeeld bij de tekst.