Dugačka jednospratnica sa izratito izduženom pravougaonom osnovom sa jedne strane je orijentisana prema regulaciji ulice Prote Mihaldžića a sa druge prema parkovskom dvorištu kompleksa Vojne bolnice, dok bočnim kraćim delom izlazi na Ulicu Vladimira Nazora. Objekat je lociran na istočnoj strani nekadašnjeg samostanskog kompleksa zgrada (Samostan i Crkva Sv. Franje) i drugim kraćim delom je orijentisan prema (prekoputa) nekadašnje strukture samostana, odnosno današnjeg sklopa povezanih objekata Vojne bolnice.
Predstavlja jedan od najstarijih objekata Podgrađa s obzirom da je njena osnova ucrtana na planu Petrovaradinske tvrđave iz 1739. godine, gde je označena kao “Neue Caserne”. Period gradnje koji se smešta u prvu polovinu XVIII veka potkrepljuju i same arhitektonske i konstruktivne odlike objekta, odnosno karakteristična konstrukcija svodova u prizemnom i na spratnom delu, masivni zidovi i jednostavnost fasada i celokupnog graditeljskog sklopa.
Kompleks objekata i površina Vojne bolnice danas predstavlja jasno izdvojenu prostranu kompleksnu urbanističku i arhitektonsku celinu Suburbiuma, koja zauzima značajan deo severozapadnog dela površine Podgrađa Petrovaradinske tvrđave. Nalazi se unutar severozapadnog bastionog fronta Suburbiuma, oivičen je Bastionom Sv. Jozefa prema Dunavu i prema delu Vaserštata, kao i Bastionom Sv. Terezije orijentisanom prema ostatku fortifikacijskog sistema Donjeg grada Petrovaradinske tvrđave, odnosno prema Vaserštatu (tzv. Vodenom gradu) sa kojim je povezan preko Ispadajuće kapije. Uz bedeme, pruža se sve do Crkve Sv. Pavla, tj. do Nove (Donje) kapije, dok je u okviru unutrašnjosti od ostatka Suburbiuma, oivičen ulicama Vladimira Nazora i Prote Mihaldžića, kao i Trgom vladike Nikolaja. Sastoji se od većeg broja međusobno povezanih i izdvojenih objekata građenih u različitim vremenskim periodima od kraja XVIII do sredine dvadesetih godina XX veka. Arhitektonsku srž kompleksa čini nekoliko međusobno povezanih objekata različite namene, koji su tokom vremena često redefinisani i prekomponovani poput nekadašnjeg objekta Franjevačkog samostana kojem je kasnije pripojena Crkva Sv. Franje a zatim i Zgrada komandanta tvrđave. Kao izolovani objekti unutar kompleksa Vojne bolnice se takođe nalaze: Objekat Velike kasarne, Barutana Terezija (Barutni magazin BIII), Izolovani Paviljon (današnja zgrada Uprave Vojnomedicinskog centra), čitav niz adaptiranih prostorija kazamata između Nove (Donje) i Ispadajuće kapije, objekat „berbernice“, pravoslavna crkva Sv. Pavla sa dve kapele, Ispadajuća kapija, bočne prostorije Nove (Donje) kapije, nekoliko arhitektonskih struktura (bunari, spomenici), kao i sporednih malih objekata novijeg datuma. Izvan same celine kompleksa a u sastavu današnje Vojne bolnice, na Trgu Vladike Nikolaja (br. 4), nalazi se jednospratna zgrada Stare ratne komande.
Pravougaona osnova Velike kasarne odlikuje se sa specifičnom unutrašnjom organizacijom prostora koji je od perioda gradnje do danas praktično ostao nenarušen. Sve prostorije enterijera karakteriše tavanica izvedena pod dubokim poluobličastim svodovima koji se račvaju u tzv. svodne rukavce. Jedini izuzetak predstavljaju podesti stepeništa čija je tavanica izvedena u formi krstastih svodova. Ceo objekat je u konstruktivnom smislu simetričan prateću dužu osu. Sastoji se od niza udvojenih prostorija, kao i od tri stepenišna aneksa (orijentisanih prema parkovskom dvorištu kompleksa Vojne bolnice). U sva tri aneksa stepeništa, posmatrano po vertikali, nalaze se po dva uniformna trokraka stepeništa čime je zapravo postignuto da sa jedne strane, prostorije vezane za jedno stepenište (stepenišni aneks) čine zasebnu celinu sa posebnim ulazom, dok su sa druge, funkcionalno budu povezane u visini podesta.
Fasade su ravno malterisane, krajnje jednostavne i okrečene su tzv. terezijanskom žutom bojom. Odnosno, odlikuju se strogošću karakterističnom za izvornu vojnu namenu objekta i u takvoj formi su ostale do danas. Dugačka fasada orijentisana prema Ulici prote Mihaldžića, kao i bočna fasada orijentisana prema Ulici Vladimira Nazora, u suštini predstavlja ravno maltersko platno sa nizom simetrično raspoređenih identičnih pravougaonih prozorskih otvora koji su izvorno bili flanktirani plitkim kamenim okvirom, koji je danas premalterisan i obojen u svetlijoj nijansi žute boje u odnosu na ostatak zidnog platna. Istom bojom su obojeni međuspratni podeoni venac koji se proteže duž čitave ose objekta po horizontali, kao i široko profilisani stepenasto izvedeni potkrovni venac čija je horizontalna osa ista kao i kod podeonog venca. Sa dvorišne strane objekta, čija fasada nije obnovljena prilikom poslednje rekonstrukcije 2023. godine, podeoni i potkrovni venac, kao i ramovi oko prozorskih otvora i ulaza su ostali u beloj boji. Bočna fasada orijentisana prema Ulici Vladimira Nazora sastoji se od dva prozorska otvora na prizemlju, kao i na spratnom delu koji su raspoređeni uz akceptovanje maksimalne simetrije. Broj prozorskih otvora u nizu na spratnom delu orijentisanom prema Ulici Prote Mihaldžića iznosi osamnaest, dok ih je na prizemlju sedamnaest s obzirom da se umesto trećeg prozora lociranog prema uglu objekta, nalaze vrata, odnosno sporedni ulaz u objekat. Sa dvorišne duže strane objekta, orijentisane prema parkovskom dvorištu Vojne bolnice, kao što je pomenuto, postoje tri rizaltno istaknuta ulazna stepenišna aneksa.
Krov objekta je izrazito visok, prekriven je sa biber crepom, izveden je na četiri vode i na njemu su istaknuti visoki dimnjaci postavljeni u pravilnom nizu po svim stranama Velike kasarne.
Današnji izgled enterijera korespondira sa trenutnom funkcijom, odnosno namenom objekta kao sastavnom delu Vojne bolnice. U prizemlju objekta su smeštene ordinacije, ostave i druge namenske prostorije, dok se na spratu nalaze bolničke sobe. Od izvornih, odnosno autentičnih elemenata enterijera do danas su opstala stepeništa sa drvenim gazištima koje vode na tavan, patos od cigle velikog formata u tavanskom prostoru, kao i detalji poput okova i brava na tavanskim vratima, kao i delovi krovne konstrukcije.
Ulične fasade objekta, kao i njegov krov, obnovljene su tokom 2023. godine u okviru kompletne rekonstrukcije i revitalizacije Podgrađa, koja je otpočela 2017. godine pod ingirencijom Zavoda za zaštitu spomenika kulture Grada Novog Sada a koja još uvek traje.