A Karolina-kápolna historizáló, neoromán stílusban épült Salkovich Károly tervei alapján, belső kifestését később, az I. világháború éveiben Kőrösfői-Kriesch Aladár végezte az Iparművészeti Iskola növendékeinek közreműködésével. A kifestés stílusában már nem annyira a historizmus érezhető, hanem inkább a népművészeti jellegű és forrású, a szecesszióhoz közel álló ornamentika.

A kápolna egyhajós teréhez a bejáratnál előcsarnok csatlakozik, felette a kórussal. A szentélyt a hajótól kovácsoltvas szentélyrekesztő választja el. A kápolna a közelben álló Székesegyházhoz hasonlóan körülbelül keletelt, a szentély északi oldalához sekrestye csatlakozik, amelyből megközelíthető az egykori zárda (ma az iskola része).

A főoltár gazdagon festett, aranyozott és díszített tiroli műhelyben készült historizáló alkotás, központi eleme a Csodás Érem Máriájának szobra, jobbján Szent Józseffel, balján Borromeo Szt. Károllyal. A Szűzanya szobra alatt helyezték el a tabernákulumot, amelynek két oldalán Ábrahám és Melkizedek áldozatának faragott dombormű-ábrázolása látható. Az oltár két oldalán Páli Szt. Vince és Marillac Szt. Lujza, a vincés férfi és női szerzetesrend alapítóinak szobra áll. A szentélyben található az építtető Csáky püspök emléktáblája.

A kápolna színes ólomüveg-ablakai nagy művészi és mesterségbeli igényességgel készültek. Az ablakok a déli falon Szt. Imre herceget, az Oltáriszentséget, Szt. Antalt, Perboyre Szt. János Gábort (a lazarista [vincés] szerzetesek egyik szentjét), az északi falon pedig Szt. Ágostont, Szűz Máriát ás a Golgotát, a kóruson pedig egy éneklő angyalt ábrázolnak. A kápolna épülete és berendezése a historizmus korára jellemzően elsősorban nem művészeti formáinak eredetiségével, hanem inkább stílusbeli egységességével, kivitelezésének gondosságával képvisel értéket, bár a belső kifestés önmagában is nagy művészi értékkel bír.

A Karolina-kápolnában 2008 májusától kezdve tartunk latin miséket havi rendszerességgel. A szentmisék eleinte a római rítus rendes formájában folytak (először Marti József, majd Refka Dániel káplán atyák celebrálásával), majd 2008 decemberétől excellenciás és főtisztelendő Dr. Varga Lajos segédpüspök úr, Vác-alsóvárosi plébános a régi római rítusban mutatja be őket. (A püspök úr elfoglaltsága esetén néhány alkalommal továbbra is előfordulhat, hogy a rendes formában lesznek a misék.) A szentmisék sajátossága, hogy a rendes formában bemutatott miséknél is igyekszünk a liturgiát – az előírások tiszteletben tartása mellett – hagyományos szellemben végezni. Így a szentmisét mindig a főoltárnál (nem pedig a szembemiséző oltárnál) végezzük, a szentáldozás pedig az áldoztatórácsnál történik, így a hívek térdelve is fogadhatják az Oltáriszentséget, ezzel is kifejezve tiszteletüket iránta. A Karolina-kápolnában tartott szentmisék zenei anyaga elsősorban az adott szentmise gregorián énekei (proprium), amelyet a zenei szolgálatot ellátó egyházzenészek (Galbács Gabriella és Dr. Kővári Réka vezetésével) latinul énekelnek a Graduale Romanum, vagy az esztergomi rítus dallama szerint, majd a hívek közösen magyarul is eléneklik az Éneklő Egyházban található egyszerű típusdallamokon is. Így – anélkül, hogy a gyönyörű, eredeti gregorián dallamokat elhagynánk – a hívek is be tudnak kapcsolódni a misébe azzal, hogy nem csupán szenténekeket, hanem a mise hivatalos énekeit éneklik.