Der Kirchenraum ist in Kreuzform angelegt. Das Kirchenschiff erstreckt sich einschließlich des Altarraums über 89 Meter (291 Fuß), wobei das Kirchenschiff eine Breite von circa 19 m, das Querschiff von 34 m und der Altarraum von 9 m besitzt (54, 112 bzw. 30 ft). Das Kirchenschiff ist 22 m hoch.<ref name="Cavanaugh">William J. Cavanaugh, Gregory C. Tocci, Joseph A. Wilkes: Architectural Acoustics: Principles and Practice. 2. Auflage. John Wiley & Sons, 2010, S. 71 f.</ref> Das Kirchenschiff bietet circa 1600 Personen Platz.<ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Duke Chapel - The Building/Nave. Duke University Chapel, (Memento vom 11. August 2014 im Internet Archive)
</ref> Die 77 Fenster wurden über einen Zeitraum von 30 Jahren durch 15 Künstler geschaffen. Das dafür benötigte Glas wurde aus England, Belgien und Frankreich importiert. Die Fenster zeigen biblische Szenen und Figuren.
An die Kirche angeschlossen ist die Memorial Chapel mit einer Größe von 16 mal 8 Meter (54 ft × 26 ft).<ref name="Cavanaugh"/> In ihr sind die drei Stifter und Namensgeber der Duke University, Washington Duke und seine beiden Söhne James Buchanan und Benjamin Newton, in drei Sarkophagen beigesetzt.<ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Duke Chapel - The Building/Memorial Chapel. Duke University Chapel, (Memento vom 4. März 2014 im Internet Archive)</ref> Unterhalb der kleinen Kapelle befindet sich eine Krypta, in der unter anderem einige ehemalige Präsidenten der Universität sowie die Frau von James B. Duke, Nanaline Holt Duke, beigesetzt sind.<ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Duke Chapel - The Building/Crypt. (Memento des Vorlage:IconExternal vom 6. Februar 2014 im Internet Archive) Datei:Pictogram voting info.svgInfo: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/chapel.duke.edu Duke University Chapel, abgerufen am 13. Februar 2014.</ref>
Die Kirche besitzt zwei große Orgeln. Eine 1932 von der Aeolian Organ Company (New York) gebaute im Altarraum und eine 1976 von Flentrop Orgelbouw (Niederlande) fertiggestellte im Bogen zwischen Narthex und Kirchenschiff. Eine weitere kleinere Brombaugh-Orgel (Eugene, Oregon) von 1997 befindet sich in der Memorial Chapel.<ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Duke Chapel - Music/Organs. (Memento des Vorlage:IconExternal vom 3. November 2012 im Internet Archive) Datei:Pictogram voting info.svgInfo: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/chapel.duke.edu Duke University Chapel, abgerufen am 11. Februar 2014.</ref>
Die Kathleen Upton Byurns McClendon Organ der Aeolian-Organ Company befindet sich in zwei eichenen Orgelgehäusen auf beiden Seiten der Kanzel. Das Instrument hat 100 Register (ca. 6.600 Pfeifen), darunter einige Transmissionen und Extensionen auf vier Manualwerken und Pedal, sowie 10 Effektregister. Die Spiel- und Registertrakturen sind elektro-pneumatisch. 2008 wurde das Instrument durch die Orgelbaufirma Foley Baker Inc. überarbeitet und erhielt einen neuen Spieltisch.<ref>Zur <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Aeolian-Orgel (Memento des Vorlage:IconExternal vom 3. November 2012 im Internet Archive) Datei:Pictogram voting info.svgInfo: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/chapel.duke.edu und deren <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Disposition (Memento des Vorlage:IconExternal vom 1. Februar 2018 im Internet Archive) Datei:Pictogram voting info.svgInfo: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/chapel.duke.edu, abgerufen am 7. April 2017.</ref>
Die Benjamin N. Duke Memorial Organ von Dirk A. Flentrop wurde in Orientierung an Holländische und Französische Orgeln des 18. Jahrhunderts konzipiert. Die Orgel hat 65 Register (5.033 Pfeifen), darunter 19 Zungen-Register, auf vier Manualwerken und Pedal, mit vorgelagertem Rückpositiv. Das Orgelgehäuse wurde aus afrikanischem Mahagoni-Holz gefertigt und farblich ausgestaltet.<ref>Zur <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Flentrop-Orgel (Memento des Vorlage:IconExternal vom 3. November 2012 im Internet Archive) Datei:Pictogram voting info.svgInfo: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/chapel.duke.edu und deren Disposition, abgerufen am 7. April 2017.</ref>
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