El edificio actual, con su gran cúpula central y sus ábsides laterales redondeados, se reconstruyó entre 1927 y 1933. La reconstrucción siguió al atentado con bomba de 1925 contra la iglesia, cometido durante un funeral de Estado, que mató a bastante más de cien personas; una placa junto a la entrada recuerda el suceso.
En su interior, la iglesia está ricamente decorada con murales y un iconostasio dorado. Guarda además las reliquias del rey serbio medieval Esteban Milutin, venerado como santo, por lo que a veces se la llama iglesia del Santo Rey.
La plaza de Santa Nedelia está en el eje principal norte-sur del centro de Sofía, a pocos pasos de la estatua de Sveta Sofia, la estación de metro de Serdika y el inicio del bulevar Vitosha.
