Bardzo bogaty i jednolity, późnobarokowy wystrój kościoła z elementami rokokowymi i klasycystycznymi przetrwał burzliwe dzieje miasta i to dzięki niemu świątynia jest określana mianem perły Śląskiego Rzymu. W stanie niemal nienaruszonym zachowało się prawie całe osiemnastowieczne wyposażenie - ołtarze, ambona, paramenty, cykle obrazów, zespoły malowideł ściennych, rzeźby, figury świętych oraz oprawa chóru z dominującym prospektem organowym. Sklepienia zdobią wykonane na zlecenie prepozyta Eliasza Close, uznawane za arcydzieło późnego baroku polichromie iluzjonistyczne. Zostały one namalowane w 1730 r. przez braci Tomasza Krzysztofa i Feliksa Antoniego Schefflerów , którzy przybyli do Nysy z Monachium. Formy artystyczne tych malowideł autorzy zaczerpnęli w dużej mierze z twórczości Cosmy Damiana Asama, Cesarego Ripy i Andrei Pozzo.Charakterystyczne dla malarstwa iluzjonistycznego zatarcie różnic między rzeczywistością i złudzeniem, pomiędzy światem realnym i nadrealnym miało w swym założeniu przełamać czas, przestrzeń, wymiary, wprawić widza w zachwyt i umożliwić mu doświadczenie głębokich przeżyć religijnych. Równie ekspresyjna jak forma jest także treść tych dzieł. Wszystkie kościelne malowidła są podporządkowane motywowi uwielbienia tajemnicy Krzyża Świętego jako narzędzia męki Chrystusa i źródła zbawienia. Freski nyskich bożogrobców to jednak nie tylko sama estetyka, forma i przeżycie, lecz także przedstawienie wielkich idei filozoficznych za pomocą symboli, alegorii i innych środków retorycznych. Ukazana została na nich teologia Pisma Świętego i historia zbawienia. Prezbiterium oddzielone jest od nawy gurtami oraz przyściennymi kolumnami, wspartymi na wysokich cokołach, ozdobionymi medalionami z popiersiami Piotra i Pawła i rokokowymi kinkietami oraz figurami aniołów w zwieńczeniu. Późnobarokowy ołtarz główny świątyni pochodzi z 1730 roku. Jest wykuty z różnokolorowych odmian marmuru i rzeźbiony z drewna lipowego, które później poddano złoceniu.Na mensie stoi rokokowe tabernakulum ozdobione motywami winnych gron, kłosów zbóż i figurami aniołów, a po jego bokach znajdują się dwa relikwiarze.W retabulum wisi obraz Filipa Christiana Bentuma przedstawiający apostołów Piotra i Pawła, nad którymi unosi się postać Chrystusa z Krzyżem. W głębi widoczne są dwie małe scenki przedstawiające męczeństwo patronów kościoła - ukrzyżowanie Piotra i ścięcie Pawła. Między kolumnami znajdują się posągi – z lewej strony św. Augustyna, twórcy reguły bożogrobców, a po prawej – św. Jakuba Młodszego, patrona zakonu. Całość wieńczy obraz Madonny z Dzieciątkiem, również autorstwa Bentuma. Na samym szczycie ołtarza znajduje się figura Boga Ojca adorowanego przez anioły.Dopełnieniem całości jest fresk na sklepieniu prezbiterium z podwójnym krzyżem bożogrobców, adorowany przez dziewięć chórów anielskich i trzy postaci stanowiące alegorie cnót kardynalnych - Wiarę, Nadzieję i Miłość.Polichromia w centralnym miejscu sklepienia nawy głównej przedstawia Trójcę Świętą adorowaną przez personifikacje czterech znanych wówczas kontynentów. Na tle białego trójkąta widnieje postać Boga Ojca jako stworzyciela świata z kulą ziemską, triumfujący Chrystus Zmartwychwstały z rozwianą chorągwią rezurekcyjną oraz Duch Święty jako gołębica. Poniżej Maryja z apostołami i aniołami trzymają w dłoniach gałązki oliwne, symbolizujące męczeństwo i cnotę.Po bokach sklepienia, przy balustradzie będącej iluzyjnym przedłużeniem rzeczywistej architektury widać cztery grupy postaci symbolizujące Europę, Afrykę, Amerykę i Azję. Przedstawiona została w ten sposób idea rozpowszechnienia się po całym świecie nauki o zbawieniu przez Krzyż Święty.Zastosowano tu symbolikę liczb charakterystyczną dla nowożytnej architektury.Cztery kontynenty, a także cztery ramiona krzyża pomnożone przez trzy Osoby Boskie dają dwanaście, czyli liczbę dwunastu pokoleń Izraela oraz dwunastu Apostołów.W zachodniej części nawy głównej przedstawiona jest scena znalezienia, wypróbowania i wywyższenia Krzyża Świętego, unoszonego ku górze przez anioły. Towarzyszą im św. Helena, cesarz Konstantyn Wielki, papieże, biskupi, doktorzy Kościoła i zakonnicy, wśród nich także fundatorzy świątyni - prepozyt Eliasz Klose oraz biskup wrocławski Ludwik Franciszek von Pfalz-Neuburg. Malowidło to nawiązuje do tzw. Próby Krzyża, kiedy to staraniem cesarzowej Heleny został odnaleziony Krzyż. Po dotknięciu tą relikwią osoby zmarłej, została ona cudownie wskrzeszona. Uznano wówczas, że odnaleziony krzyż jest prawdziwy. Relikwie Krzyża Św. zostały otoczone wielką czcią i powierzone później bożogrobcom.Dzięki złudzeniu optycznemu krzyż namalowany w centralnym miejscu sklepienia wydaje się wisieć pionowo, oglądany z dowolnego miejsca w kościele. Przedłużeniem tej sceny jest iluzjonistyczne wyobrażenie momentu uzdrowienia na tle Bazyliki Grobu w JerozolimieZ nawą główną poprzez arkady o kształcie półkoli łączą się boczne kaplice, oddzielone skośnie ustawionymi pilastrami. Znajdujące się w nich polichromie, także autorstwa braci Schefflerów, ukazują w symboliczny sposób znaczenie tajemnicy Krzyża w życiu każdego człowieka. Przedstawione zostały tu także logicznie dobrane, starotestamentowe prefiguracje Jezusa i jego zbawczej misji. Za wiki