Das eigentliche Zentrum der Kartause Ittingen bildet die Klosterkirche. Die täglichen Gottesdienste bestimmten das Leben der klösterlichen Gemeinschaft während Jahrhunderten, und auch heute finden hier ausserhalb der Museumsöffnungszeiten noch regelmässig Gottesdienste statt.
Der heutige Raumeindruck wird bestimmt durch Umgestaltungen, die im Lauf des 18. Jahrhunderts den Ausdruck des Kirchenraumes vollständig veränderten. Zwischen 1763 und 1767 verwandelte ein eingespieltes Künstlerteam aus dem süddeutschen Raum die bis dahin eher karge Kirche in ein Barockjuwel von seltener Beschwingtheit. Die Wessobrunner Stuckateure Matthias und Johann Georg Gigl überzogen Wände und Decke mit einem Geflecht farbig gefasster Rocaillen, die von einer heiteren Schar nackter Putten umspielt werden. In diesem Rahmenwerk setzte der Hofmaler des Konstanzer Fürstbischofs, Franz Josef Hermann, die Lebensgeschichte des Gründers des Kartäuserordens effektvoll in Szene. Höhepunkt der Rauminszenierung ist der prachtvolle Hochaltar des Schnitzers und Altarbauers Matthias Faller.
