Architektura i wyposażenie Cerkiew w Tyliczu jest cerkwią łemkowską, trójdzielną. Prezbiterium zamknięte trójbocznie. W nawie i prezbiterium kopuły namiotowe. Ponad przedsionkiem (babińcem) wznosi się wieża o konstrukcji słupowo-ramowej, o ścianach pochyłych, z pozorną izbicą, z drewnianym, dwukondygnacyjnym, baniastym hełmem na wydatnej podstawie namiotowej, zwieńczonym pozorną latarnią i kutym krzyżem. Znacznie mniejsze hełmy, jednokondygnacyjne, znajdują się ponad nawą i nad prezbiterium. Po obydwu stronach nawy zlokalizowane zostały dwie kaplice boczne, niższe od niej. Podobna konstrukcja występuje jedynie w świątyni w Miliku. Nawę pokrywa dach namiotowy, zaś prezbiterium - kalenicowy, wielopołaciowy. Nad kaplicami dachy kalenicowe trójpołaciowe. Wszystkie dachy obecnie kryte blachą.
We wnętrzu polichromia. Część wykonanych w jej ramach malowideł (w tym postacie świętych Olgi i Włodzimierza) to kopie ikon z soboru św. Włodzimierza w Kijowie. Starszy jest ikonostas, powstały w XVIII wieku. W latach 80. XX wieku nieznani sprawcy wynieśli z niego część wizerunków, które zostały uzupełnione po roku 2001. Szczególną cechą ikonostasu w cerkwi w Tyliczu jest wielkość ikon patronów świątyni oraz św.