Церковь святого Автонома представляет собой двухъярусную ротонду. Первый двусветный ярус прорезан прямоугольными с полуциркульным завершением оконными проемами, над которыми расположены небольшие круглые проемы второго света. Первый ярус по периметру окружен колоннадой тосканского ордера. Образованный колоннадой открытый портик-лоджия разделен на два сегмента с севера и юга, между которыми на западе и востоке интерколумнии решены как сплошные стены. Главный вход расположен с западной стороны. Соседние с ним простенки между колоннами прорезаны оконными проемами в два света по аналогии с внутренней ротондой (прямоугольные, с полуциркульным завершением внизу, круглые – вверху). Меньший по диаметру объем ротонды второго яруса выполняет функцию светового барабана, прорезанного по периметру восьмигранными вытянутыми по горизонтали оконными проемами, в простенках между которыми расположены плоские ниши аналогичного силуэта, но меньшего размера. Полусферический купол с главкой утрачены.