Areál vznikl ve dvou etapách. Nejprve byl roku 1575 na Svatojilském předměstí — tehdy nazývaném také Karlovarským — založen samotný hřbitov. O deset let později přistoupil ke stavbě kostela italský mistr Valentin a v roce 1588 byla budova dokončena. Roku 1594 přibyl na hřeben střechy sanktusník a v roce 1600 kostelík dále rozšířil jiný italský stavebník, Jan Cesar, který jej prodloužil na západní straně a vestavěl kruchtu. Vnitřní výzdobu obstaral Honza Řezenský, varhany byly instalovány až roku 1659.

Stavba prošla opravami v letech 1680, 1756, 1835 a 1839, přičemž při poslední z nich byla těžká klenba nahrazena rovným stropem z lehkého rákosu. Dne 24. června 1884 udeřil blesk do boční věžičky: roztrhl strop, zničil oltář i všechna okna a kazatelna lehla popelem. Kostel byl ale záhy opraven a opatřen novou výmalbou od J. Breitenfelda.

Přestože kostel vznikl v renesanci, nese dosud zřetelné gotické stopy — všechna okna jsou lomená s nepravidelnou kružbovou výzdobou. Jednolodní stavba s trojbokým kněžištěm měří 22 metrů na délku a 7,5 metru na šířku. Na obou bocích se tyčí po pěti pískovcových opěrných pilířích, v závěru pak dva. Valbovou střechu pokrytou taškami korunuje osmiboký sanktusník zakončený makovicí. Na severozápadním nároží stojí šestiboká věžička s jehlanovitou střechou, která nepřevyšuje střechu kostela. Loď i kruchta jsou plochostropé. Z převážně barokního vybavení vynikají sochy sv. Jana a sv. Biskupa a dva náhrobky z let 1599 a 1601. Na hlavním oltáři visí obraz Nejsvětější Trojice mezi anděly, v jehož popředí sv. Bartoloměj ukazuje na Rakovník — namaloval jej roku 1833 Augustin Lhota, malíř a profesor rakovnické reálky, podle starší předlohy.

Vedle kostela stojí šestiboká dřevěná zvonice se zděnou podezdívkou a sedlovou střechou s lucernou, postavená koncem 16. století. Přechovávaní největšího zvonu si vyžádalo přistavění malého arkýře. Zvonice hostí tři zvony: největší Ježíš (průměr 91 cm) ulil roku 1599 rakovnický zvonař Matyáš Flemink, Marii (průměr 73 cm) odlil roku 1587 Brikcí z Cimperka a roku 1898 ji přelil pražský zvonař Jan Diepoldt, nejmladší Josef (průměr 55 cm) pochází rovněž z dílny Matyáše Fleminka z roku 1599. Pro svou zachovalost je zvonice zvláště ceněna.

V jihozápadním rohu hřbitova přitahuje pozornost barokní kaple sv. Rocha z roku 1726. Postavil ji pražský stavitel Jan Ferdinand Hybner z peněz veřejné sbírky, kterou uspořádal kanovník a rakovnický děkan Jiří Jan Libertin jako poděkování za odvrácení moru. Kaple stojí na půdorysu rovnostranného trojúhelníku s vypouklými stranami, její tři mělké rizality nesou vždy vstupní portál s půlkruhovým oknem. Fasádu zdobí lizény a kladí, vrchol trojboké střechy završuje šestiboká lucerna. Interiér o výšce 7,9 metru skrývá výklenky se sochami sv. Šebestiána a sv. Julie, nízkou kazatelnu a oltář se soškami sv. Matěje a sv. Ondřeje, nad nimiž dominuje socha sv. Rocha v životní velikosti. Dnes kaple slouží pravoslavné církvi.