Η εκκλησία της Παναγίας Καθολικής στα Κούκλια της Πάφου παρουσιάζεται σήμερα σαν πολύ επιμήκης μονόκλιτος με τρούλλο. Η σημερινή όμως μορφή της εκκλησίας είναι αποτέλεσμα δραστικής ανακατασκευής του 16ου αιώνα. Σήμερα έχει εσωτερικό μήκος 19,60 μ., χωρίς την αψίδα, και μέγιστο πλάτος στο χώρο κάτω από τον τρούλλο 6,20 μ. Η αψίδα έχει χορδή 2,60 μ. και βέλος 1,40 μ. Όπως φαίνεται από την τοιχοδομία, το πάχος των τοίχων, τη διαφορά του ύψους της ανατολικής από τη δυτική καμάρα και από τη μορφή των τόξων και των καμάρων, μπορούν να ξεχωρίσουν 2 κύριες οικοδομικές φάσεις. Στην πρώτη φάση ανήκει το ανατολικό ήμισυ της εκκλησίας, στο οποίο περιλαμβάνεται ο τρούλλος και η αψίδα. Το πάχος των τοίχων του τμήματος αυτού κυμαίνεται μεταξύ 60 - 70 εκ. και τα τόξα και η καμάρα έχουν καθαρά ημικυκλικό σχήμα. Το ύψος της κλειδός της ανατολικής καμάρας από το δάπεδο είναι 4,45 μ. και του τρούλλου 7,40 μ. Στην κάτοψη, το τμήμα αυτό έχει τη μορφή κεφαλαίου Τ. Αρχικά όμως, όπως και σήμερα, υπήρχε και δυτική καμάρα, που άγνωστο για ποιο λόγο καταστράφηκε και ξανακτίσθηκε τον 16ο αιώνα σαν οξυκόρυφη καμάρα, ψηλότερη από την ανατολική. Η κορυφή της καμάρας αυτής βρίσκεται σε ύψος 5,10 μ. από το δάπεδο και καλύπτει το δυτικό παράθυρο του τρούλλου. Αρχικά επομένως η εκκλησία είχε το σχήμα σταυρού στην κάτοψη. Το εγκάρσιο σκέλος του σταυρού προεξείχε των τοίχων της ανατολικής καμάρας κατά 1,30 μ. Στο πάχος του ανατολικού τοίχου του εγκάρσιου σκέλους που προεξέχει του νότιου τοίχου του ανατολικού σκέλους υπάρχει ημικυκλική κόγχη στην οποία διασώζεται τοιχογραφία του αγίου Θεράποντος, εκζωγραφισμένη, που μπορεί να χρονολογηθεί στο 12ο αιώνα, την εποχή δηλαδή που πρωτοκτίστηκε η εκκλησία. Είναι πολύ πιθανό ότι παρόμοια κόγχη υπήρχε και στο βόρειο τμήμα του ανατολικού τοίχου του εγκάρσιου σκέλους. Δυστυχώς στο τμήμα αυτό ανοίχθηκε θύρα που οδηγεί σε μικρό ορθογώνιο δωμάτιο που προστέθηκε, ίσως τον 16ο αιώνα, στο σημείο αυτό. Έτσι η κόγχη που τυχόν υπήρχε καταστράφηκε. Το δωμάτιο αυτό επικοινωνεί και με το ανατολικό σκέλος της εκκλησίας με θύρα πλάτους 1 μ. περίπου.
Τον 16ο αιώνα ξανακτίσθηκε το δυτικό σκέλος της εκκλησίας. Είναι άγνωστο αν τότε διευρύνθηκε το αρχικό δυτικό σκέλος. Σήμερα το δυτικό σκέλος έχει πλάτος 4,45 μ., ενώ το ανατολικό σκέλος έχει πλάτος 3,30. Η διεύρυνση και υπερύψωση του δυτικού σκέλους έχει παραμορφώσει την εμφάνιση της εκκλησίας και έχει περιορίσει το σταυρικό της σχήμα. Επίσης έχει καλύψει το δυτικό παράθυρο του τρούλλου και ο τρούλλος έχει μόνο τρία παράθυρα. Στο δυτικό σκέλος υπάρχουν τρεις θύρες, μια στο μέσο του δυτικού τοίχου και από μια στον βόρειο και τον νότιο τοίχο. Και οι τρεις θύρες έχουν περίπου το ίδιο πλάτος, δηλαδή 1,10 μ. περίπου. Το πάχος του βόρειου και του νότιου τοίχου του δυτικού σκέλους κυμαίνεται γύρω στο 1 μ., ενώ του δυτικού 0,70 μ. Για την ανοικοδόμηση της εκκλησίας χρησιμοποιήθηκαν πωρόλιθοι και άλλα υλικά παρμένα από τα παρακείμενα ερείπια του ναού της Αφροδίτης και των γύρω του κτισμάτων, όπως φαίνεται από επιγραφές που φέρουν οι λίθοι της τοιχοδομίας.
Τον 16ο αιώνα διακοσμήθηκε ο τρούλλος και η δυτική καμάρα με τοιχογραφίες. Οι τοιχογραφίες αυτές καταστράφηκαν και μόνο υπολείμματα σώζονται. Στον τρούλλο σώζεται ο Παντοκράτορας σαν Δίκαιος Κριτής, όπως φαίνεται από την επιγραφή που τον συνοδεύει, και μεγάλο τμήμα από τη Δέηση που τον περιέβαλλε. Στη δυτική καμάρα σώζονται υπολείμματα από διάφορες σκηνές του Χριστολογικού κύκλου, ενώ στον δυτικό τοίχο σώζεται τμήμα από τοιχογραφία της Δευτέρας Παρουσίας. Η τέχνη των τοιχογραφιών αυτών είναι μέτρια.