La chapelle est précédée par un vestibule. Plusieurs accès y conduisent : depuis le hall d'honneur, depuis la rue Tony-Tollet et depuis la cour intérieure. Le vestibule est occupé par un escalier suspendu avec limon porteur, réalisé en béton à gros grain imitant la pierre, les marches étant recouvertes d´une dalle de pierre. Il dessert la tribune, qui se déploie sur la moitié de la largeur de cet espace et le couvre donc à moitié, introduisant ainsi un décalage de hauteur. La chapelle est de plan rectangulaire, dans lequel s´inscrit une abside semi-circulaire encadrée par deux sacristies. L´abside est décorée de cinq peintures murales, oeuvres de Jean Coquet, ayant pour thème le Poème de Saint Irénée. Le choeur se confond avec l´abside et est surélevé d´une marche ; il était auparavant séparé de la nef par une barrière de communion, aujourd'hui démontée. La chapelle est éclairée par douze vitraux, cinq sur le mur nord de la nef, cinq sur le mur sud, auxquels s'ajoutent deux de taille réduite au niveau de la tribune. Jean Coquet en a fourni les dessins. Les motifs décoratifs de chaque baie sont identiques, seuls diffèrent les noms de saints et de personnages bibliques qui y sont apposés, inscrits en latin. Une corniche composée d´une frise de tores à profil semi-circulaire orne le pourtour de la chapelle. L'axe central du plafond est occupé par une série de grands caissons en plâtre ornés de motifs carrés et losanges moulés à l´intérieur. Ces caissons sont bordés de part et d'autre d'une frise de caissons plus petits, dont certains comportent un chrisme à l´intérieur. Le dallage est un élément important du décor, inspiré de dom Bello, avec lequel Georges Curtelin a travaillé : les carreaux du sol composent un un quadrillage géométrique bleu dont la largeur correspond à celle des bancs.