早在百年之前，土山湾孤儿院就开始了彩绘玻璃的制作和生产。由于彩绘玻璃的制作涉及到绘画技巧，因此花玻璃工场附设于图画馆。根据《徐汇纪略》的介绍：“近日新添彩绘玻璃，将人物鸟兽彩画于玻璃上，后置炉中煨炙，彩色深入玻璃内，永久不退，中国彩绘玻璃，此为 出品处。”可见，土山湾是国内彩绘玻璃制作和生产的鼻祖，产品主要供应全国各地的教堂。随着年代的更替，上海教区现有的圣堂中，除了洋泾浜天主堂保留有一部分的彩绘玻璃原物之外，其它所有的教堂都是通过翻修的机会复原或是新添了新彩绘玻璃。而洋泾浜天主堂的彩绘玻璃完全是舶来品，当时的土山湾还没有制作和生产彩绘玻璃的技术。

彩色玻璃被全球工匠使用了数千年，是最古老的艺术形式之一。它的起源可以追溯到7世纪，当时彩色窗户开始装饰教堂、大教堂和修道院——通常代表宗教符号和圣经故事。这些在8世纪期间扩展到伊斯兰清真寺和宫殿世纪，到了中世纪，在欧洲无数的教堂中都可以找到。复杂的玻璃制品在哥特时期的纪念性建筑中达到了最大的辉煌，形成了巨大而精致的窗户，具有极其复杂的图形、图案和几何形状。然而，专门为着名的礼拜场所或古代建筑保留的日子已经一去不复返了。与创新的生产方法和新技术相结合，彩色玻璃在当代建筑中卷土重来，以其大胆、活泼的色调为无数建筑增光添彩。
除了教堂当中的彩绘玻璃，其中建筑里的雕塑作品也是非常的多，几乎是作为建筑的一部分出现，教堂中的大量雕像自然也是哥特雕塑的最著名的代表作之一，这座大教堂也是饱经风霜，经历过无数次的战争，一直存在于乱世之外
另一边是向外散射的光线结构。营造出教堂中的神圣感，墙壁的两侧配有14块大理石面板组成的黑白色调，和彩绘玻璃的光晕形成奇妙的色彩组合。
107,707块彩色玻璃拼成了一面巨大的玻璃幕墙，光线透过蓝色的玻璃，点亮了整个空间。这也是参考了古代基督教教堂的设计。