Le décor intérieur de l’église fut commandé par le premier curé de l’église, l’abbé Boussier (1826-1886), en partie grâce à sa fortune personnelle. Il confia la réalisation des peintures à un artiste unique dans le souci d’assurer l’unité du décor.
Le peintre Charles Barbantan commença son chantier en 1875, qui s’acheva en 1880 par les peintures des deux chapelles. En 1897, il compléta le programme iconographique de la nef par les figures des Apôtres et des Évangélistes.
Son fils Gaston Barbantan entreprit une première restauration en 1930.
Les peintures de Charles Barbantan imitent les mosaïques byzantines des antiques églises de Rome.
Sur la voute du dôme est représenté le couronnement de la Vierge, avec les trois personnes divines : le Père, le Fils et le Saint-Esprit symbolisé par la colombe.
Les murs de la nef portent les Évangélistes Saint-Luc, Saint-Jean, Saint-Matthieu et Saint-Marc, ainsi que les écrivains de l’Ancien Testament : Ezéchiel, Moïse, David et Isaïe. Au-dessus de la porte d’entrée de l’église est représentée la scène de l’Annonciation faite à Marie par l’archange Gabriel.