S:t Olai kyrka ligger mitt i Norrköpings stadskärna i en mindre park med ett fristående klocktorn, det s.k. Stadstornet. Kyrkan är den fjärde på samma plats och de medeltida kyrkornas utformning är okänd. Den nuvarande kyrkan uppfördes 1766-1767.
Västgaveln har en rik utformning i senbarock. Ritningarna svarade arkitekt Carl Johan Cronstedt för. Sakristian nyuppfördes 1854-1855 efter ritningar utförda av Norrköpings stadsarkitekt Carl Theodor Malm. Fönsteröppningarna är rundbågiga och försedda med gjutjärnsbågar. Det fristående klocktornet uppfördes på 1750-talet, men fick sitt nuvarande utseende efter en brand 1822.
Under 2012 påbörjades en utvändig renovering av såväl kyrkobyggnaden som Klocktornet.
Särskilt omfattande är abetet med västgaveln med pilastrar, kaptäl och fönsteromfattningar av kalksten. Även gotländs och mälardalssanden förekommer liksom givetvis kolmårdsmarmor.
Ovanpå västgaveln står två urnor av gotlandssandsten med förgyllda ornament, se bild.