Biserica Galata este un monument reprezentativ al arhitecturii moldovenești de la sfârșitul secolului al XVI-lea, fiind zidită de domnitorul Petru Șchiopul între anii 1582-1584, în a doua sa domnie. 

Biserica, cu hramul Înălțarea Domnului, este amplasată în mijlocul incintei. Este construită din blocuri de piatră cioplită și rânduri de câte trei cărămizi, care conferă monumentului o policromie. Pereții bisericii sunt susținuți de nouă contraforturi de piatră, în trepte și anume: doi în diagonală la exonartex, doi în dreptul zidului dintre pridvor și pronaos, câte doi pe absidele laterale și unul sub ferestra din mijloc al absidei altarului. 

După modelul creat în a doua jumătate a secolului al XVI-lea în Țara Românească (la Mănăstirea Dealu, Mănăstirea Snagov, Biserica domnească din Târgoviște etc.), fațada bisericii a fost împărțită în două registre separate de un brâu median continuu încadrat între două rânduri de cărămizi. În registrul superior, pereții bisericii sunt decorați cu două rânduri de arcade asemănătoare cu ocnițele tradiționale. În registrul inferior, există doar un singur rând de arcade care înconjoară biserica până la pridvor. 

Biserica este construită în plan triconc, fiind împărțită în pridvor închis, pronaos, gropniță, naos și altar. Pridvorul are o boltă semisferică și trei ferestre terminate în arc frânt. Intrarea în pridvor se făcea prin părțile de sud și nord, prin uși cu chenare semisferice. Astăzi este funcțională doar intrarea dinspre sud. Din pridvor se trece în pronaos printr-o ușă încadrată de patru muluri, cu bazele decorate și terminate în arc frânt. 

Din pronaos se trece în gropniță printr-o ușă mică care străpunge zidul. Între încăperea mormintelor și naos nu se află un zid despărțitor, ci ele sunt separate prin trei arcade puternice susținute de două coloane libere și de alte două coloane angajate în zidurile laterale, ca la ctitoria lui Neagoe Basarab de la Mănăstirea Curtea de Argeș. În zidul nordic al gropniței se află o ușă săpată în zid, prin care se poate urca pe un șir de trepte din piatră într-o încăpere secretă, aflată deasupra bolții sepulcrale. Deasupra pronaosului și naosului se află câte o turlă octogonală zveltă, care se sprijină în exterior pe o bază pătrată și pe două stelate. 

Biserica Mănăstirii Galata este prima biserică din Moldova construită cu două turle, până atunci bisericile moldovenești având fie o singură turlă, fie niciuna. Absida altarului este boltită semisferic și are trei ferestre. Biserica Mănăstirii Galata a servit ca model Bisericii Aroneanu, Mănăstirii Dragomirna și Mănăstirii Trei Ierarhi. 

În biserică a fost înmormântată fiica domnitorului, Domnița Despina, care a decedat în perioada 1587-1588, probabil imediat după naștere. De asemenea, domnitorul și-a înmormântat aici și un fiu, pe nume Vlad, care a murit tot la o vârstă fragedă. În biserică se află și mormântul primei soții a lui Petru Șchiopul, Maria Amirali, originară din Insula Rodos. Nu se știe anul când a murit aceasta, unii istorici presupunând că este vorba de 1588 (când în Iași a avut loc o epidemie de ciumă).