Die von außen barocke Klosterkirche ist in ihrem Inneren im Nazarener-Stil sehr reich ausgestaltet. Die ganze Ausmalung der Kirche ist 1891 erneuert worden, als durch Rauchschäden nach einem Brand im Nonnenchor eine Renovierung notwendig wurde. Insbesondere Heilige und Selige des Zisterzienserordens sind an den Seitenwänden abgebildet. In den Seitenaltären befinden sich Reliquien, die von Märtyrern aus den Katakomben von Rom stammen sollen. So besagt eine Inschrift in der Wand des Josefsaltars, dass „dieser Ort der Ruhe des verehrenswürdigen Körpers des Märtyrers Decentius geweiht“ sei, der 1778 in den Kallistuskatakomben in Rom gefunden wurde.
Die Kirche ist wie alle Zisterzienserkirchen, der Gottesmutter Maria geweiht. Der hintere (westliche) Teil der Klosterkirche ist fast dunkel, da sich über dem Erdgeschoss die Nonnenempore befindet. Dafür wird der Blick vom mittleren farbig verglasten Chorfester nach vorne gezogen. Es stellt in einer Art der Historienmalerei die Aufnahme Mariens in den Himmel dar. Der holzgeschnitzte Hochaltar versinnbildlicht mit seinen Heiligenfiguren des Täufers Johannes und Josefs, seinen Engelsdarstellungen und Reliquienschreinen, seinen Türmen, Arkaden und Baldachinen, das himmlische Jerusalem. Er wurde 1898 konsekriert. In dem großen, freien Raum zwischen dem Altar und den Gemeindebänken – er ist eine Besonderheit der Marienthaler Kirche – stehen der Bernhards-. Der Josefs- und der Annenaltar.
Die Zugehörigkeit des Klosters innerhalb der Kirche zu einzelnen Diözesen – einst Prag und jetzt Dresden-Meißen – ist durch die beiden Heiligen Johann Nepomuk und Benno angedeutet. Sie stehen am Altar des Heiligen Josef.
Nach dem Hochwasser 1897 wurde eine über zwei Meter hohegeschnitzte Holzvertäfelung angebracht, die den ganzen Kirchenraum umläuft, samt Hochaltar, Nebenaltäre, Priestergestühl, Kanzel, Sakristei und Gästeempore. Diese Holzvertäfelung wurde 1921 fertig gestellt. Der Hauptaltar wurde nach dem verheerenden Hochwasser 2010 im Jahre 2017 im schlesischen Marmor neugestaltet. Die Klosterkirche ist tagsüber geöffnet. Interessierte können an den Gottesdiensten und an Gebetszeiten der Ordensschwestern teilnehmen.
Literatur: Zisterzienserinnenabtei St. Marienthal. Ein Führer durch das Kloster, Benno-Verlag 1991.
