Na treść fresków wpłynął fakt, iż kościół budowali franciszkanie, a przede wszystkim o. Grzegorz Ostrowski, w latach 1754-1772. Świątynia budowana była na cześć Matki Bożej Niepokalanej, której cudowny Obraz miał być koronowany koronami papieskimi w najbliższym czasie. Na ich treść miał wpływ także kult Pana Jezusa Miłosiernego w cudownym Obrazie, który w roku 1770 stał się własnością Ojców Franciszkanów, podarowanego im przez starostę Podwysockiego Ulińskiego.
Przemyski kościół franciszkański budowany był w okresie rokoka. W tym czasie w ozdabianiu wnętrz kościołów i pałaców panowała moda, że każda wolna przestrzeń powinna być pokryta jakimś obrazem lub rzeźbą. Nic więc dziwnego, że artyści malarze malowali wnętrza dużymi (jest ich 33) i małymi freskami, których w kościele i w zakrystii jest około 40.
Freski te malowało przynajmniej 4 malarzy: Stanisław Stroiński, Tadeusz Gertner, Rybkiewicz i Winarski. Najwybitniejszy z nich St. Stroiński w porozumieniu z o. Grzegorzem Ostrowskim ustalał co i gdzie ma być namalowane.
Wszystkie trzy plafony (malowidła na sklepieniu ujęte w malarskie obramowanie) w prezbiterium stanowią całość kompozycyjną.
W największym plafonie nad ołtarzem głównym namalowana jest scena zwiastowania. Centralną postacią jest Najświętsza Maryja Panna, modląca się na klęczniku. Ukazana jest z profilu, z lekko pochyloną głową zwróconą w stronę anioła Gabriela, który Jej oznajmia, że jest „pełna łaski” i została wybrana na Matkę Syna Bożego. Nad Nią unosi się Duch Święty w postaci białej gołębicy, od Którego odchodzą promienie. Dokoła Ducha Świętego, na tle kłębiących się chmur, w pozach pełnych ruchu unosi się pięć aniołków z twarzami zwróconymi ku Najświętszej Pannie. Całość kompozycji objęta jest ornamentem z liści akantu, spiętych wstęgami.
Na Matkę Bożą patrzy także Bóg Ojciec z drugiego plafonu, i skierowuje ku Niej swoją łaskę, co oznaczają promienie idące od Boga Ojca, siedzącego na tronie z obłoków w otoczeniu licznych aniołków, którzy z zachwytem wielbią Boga za to, co dokonał na ziemi. Najbliższy z nich zwrócony twarzą do Boga Ojca ukazany jest w geście adoracji za Jego miłość okazaną ludziom przez posłanie na świat swojego Syna, który stał się Synem Najświętszej Dziewicy. Inne aniołki i putta grające na trąbce, lutni i wiolonczeli sławią miłosierdzie Boże. Całość kompozycji ujęta jest w ramę z ornamentem w kształcie serc.
W trzecim plafonie grupa 11 aniołków, na tle jasnych i ciemnych obłoków, zwraca swe główki w stronę rodziców Najświętszej Panny - św. Joachima i św. Anny. Św. Joachim przedstawiony jest na tle krajobrazu wśród zieleni i drzew, zwrócony twarzą w kierunku anioła unoszącego się nad nim. Z lewej strony przęsła namalowana jest św. Anna, siedzące w ogrodzie na tle drzew owocowych, krzewów i kwiatów. Anioł unoszący się nad nią w prawej swej ręce trzyma lilię, a lewą ma wzniesioną do góry.
Cała ornamentyka sklepienia nawy głównej ma bogaty wystrój malarski składający się z iluzjonistycznej architektury i bogatej ornamentyki wypełniającej przestrzenie wokół plafonów tj. lunety, gurty i glify okienne.
Malowidło pierwszego plafonu (przęsło od ściany tęczowej) przedstawia grupę postaci świętych, męczenników i aniołów, umieszczonych wśród obłoków. Pośrodku św. Piotr przedstawiony w pozie siedzącej z kluczami w lewej ręce, prawą ma wzniesioną ku górze. Cała jego postać zwrócona jest ku środkowemu plafonowi z Matką Bożą. Obok niego przedstawieni są zakonnik i św. Paweł z mieczem. Nad dolnym rzędem postaci, wśród obłoków umieszczona jest grupa postaci kobiecych. Wśród nich św. Agnieszka z barankiem na kolanach.
W środkowym plafonie nawy głównej znajduje się postać Matki Bożej. Ku Niej zwrócone są pozostałe osoby oraz osoby z sąsiednich plafonów. Najświętsza Panna namalowana jest w środku dolnej części plafonu. Nad Nią w górnej części kompozycji jest Duch Święty, Bóg Ojciec i Syn Boży z dużym krzyżem. Matka Boża przedstawiona jest jako Pośredniczka łask. Bóg Ojciec, jako źródło łaski wskazuje na swego Syna, który przez swoją mękę i śmierć nam je wysłużył. Syn Boży symbolicznym gestem ręki wskazuje na swoją Matkę, pośredniczkę wszystkich łask. Po obu stronach Najświętszej Panny umieszczeni są św. Jan i św. Franciszek, a po lewej św. Joachim, św. Józef i św. Jan Ewangelista. Postacie namalowane są wśród kłębiących się chmur. Tonacja kolorystyczna jest najjaśniejsza ze wszystkich plafonów.
W trzecim plafonie (trzecie przęsło od ściany tęczowej), na tle kłębiących się chmur namalowane są postacie świętych zwrócone w kierunku środkowego plafonu. Postacią centralną jest św. Szczepan i św. Wawrzyniec, obok nich św. Franciszek. W dolnej części są grupy postaci Starego Testamentu: Mojżesz z tablicą przykazań, Noe z Arką Przymierza, Izajasz, Abraham.
W ostatniej części nawy (nad chórem) znajdują się postaci aniołków.
W prawej nawie bocznej w kaplicy na całym sklepieniu, na jasnym tle wśród kłębiących się chmur namalowane jest oko Opatrzności Bożej. Nad wejściem do kaplicy św. Franciszek na tronie Lucyfera. Obok pierwsi męczennicy franciszkańscy w niebie z palmami w rękach, wśród grona aniołów. W ostatnim plafonie święci zakonu franciszkańskiego. Na ścianie zamykającej nawę, na tle przemyskiego Rynku przedstawiona jest śmierć męczeńska pięciu franciszkanów zamordowanych przez Wołochów 20 lipca 1495 r.
W lewej nawie bocznej nad ołtarzem jest cudowny obraz Pana Jezusa Miłosiernego, od którego odchodzą promienie i modlące się osoby. W środkowym plafonie św. Antoni z Dzieciątkiem Jezus i podglądający go hrabia Tisso i grupa franciszkańskich zakonników. W ostatnim, cud eucharystyczny św. Antoniego z osłem, który klęczy oddając cześć Jezusowi ukrytemu w Hostii.
Na ścianie nad wejściem na chór duży fresk przedstawia ocalenie Przemyśla dzięki wstawiennictwu św. Wincentego męczennika.
Freski pod chórem przedstawiają dobrodziejów klasztoru: arcyg. lwowskiego Andrzeja Solikowskiego i po lewej stronie Andrzeja Stadnickiego, który wraz ze swą małżonką pochowany jest w kaplicy św. Anny, jak oznajmia łaciński napis.
W kruchcie nad wejściem do kościoła znajduje się immaginacyjny portret przemyskiego kowala Andrzeja Serena, który według tradycji odstąpił franciszkanom grunt pod budowę, gdzie dziś znajduje się kościół i klasztor.
W zakrystii na całym sklepieniu namalowana jest scena zesłania Ducha Świętego na Matkę Najświętszą i Apostołów.
Freski można oglądać w naszym kościele, który jest otwarty codziennie w godz. 6.00-19.00.