Các công trình chính của chùa hiện nay nằm tập trung trong một quần thể kiến trúc gần như khép kín. Từ phía đông, mở đầu là công trình gác chuông, có quy mô lớn và độc đáo. Trên gác chuông ở gian trung tâm treo quả chông đồng đúc vào năm Thành Thái thứ 2 (1890), đây là quả chuông hiếm có của tỉnh Hải Dương. Gác chuông gồm 5 gian, trong đó 3 gian giữa có kiến trúc chồng diêm, cổ các. Hai đầu hồi kiến trúc theo kiểu bít đốc tạo dáng quai chảo, trên bờ nóc có phù điêu rồng ngoảnh mặt nhìn mặt nguyệt của mái trên, được đắp bằng vôi, giấy, gắn sành sứ Bộ mái của phần chồng diêm là hai vì kèo, cột đặt trên xà thượng của công trình phía dưới. Phía trên mái chồng diêm có 4 đầu đao với phù điêu rồng chầu, phượng mớm, các con chối, con số lạc long được đắp bằng vôi và giấy bản. Hệ thống bờ nóc, bờ chầy mềm mại, cải hoa chanh. Công trình bằng gỗ lim, lợp ngói mũi cổ, tường xây gạch Bát Tràng và gạch chỉ chắc chắn . Diện tích gác chuông 128m² (16m x 8m). Phía sau gác chuông, qua một sân nhỏ là chùa chính. Chùa có kiến trúc kieu chữ đinh, được xây dựng vào năm Chính Hoà thứ 12 (1691) nhưng đã được trùng tu nhiều lần, kiến trúc hiện nay mang phong cách thời Nguyễn thế kỷ XIX, đầu thế kỷ XX. Gần đây, thượng điện đã được tư sửa lại.

Tiền đường 7 gian, có kích thước 16m x 8m, kết cấu các vì kèo theo kiểu chồng rường đấu sen. Các chi tiết như cột cái, cột quân, bẩy hiên, xà nách, các con thuận, câu đầu, trụ, con vành, đấu gòi được chế tạo rất công phu. Các xà thượng, xà hạ, hoành, rui đều được soi chỉ. Kết cấu hệ thống giằng ngang và giằng dọc hợp lý, chặt chẽ. Trong tiền đường có một số bức chạm hoa lá "long quần", chạm khắc rất tinh vi. Phần ngoã cũng được tạo dựng khá chắc chắn, tường,  móng xây dựng bằng gạch Bát Tràng đe lộ bắt mạch, mái lợp ngói mũi cổ, kỹ thuật lợp phẳng.

 

Nối liền gian tiền đường với 3 gian thượng điện là hai máng xối. Thượng điện có kích thước (11m x 8m, phần mộc của thượng điện có kết cấu và chế  tác giống tiền đường, nhưng các chi tiết phần mộc nhỏ hơn. Tường xây bằng gạch Bát Tràng, bên trong trát vữa, ngoài đe mộc bắt mạch nõn dong, mái lợp ngói mũi. Bên trái thượng điện là 7 gian nhà thờ mẫu, kích thước 14m x 4m. Các vì kèo kết cấu theo kiểu kèo cầu, đơn giản. Bên phải là hai nhà khách: nhà khách trong có kích thước 9m x 6m và nhà khách ngoài kích thước 13m x 6m. Hai nhà khách nối liền nhau như một hành lang. Sau thượng điện là nhà tứ ân, có kích thước 16m x 7m, kết cấu theo kiểu kẻ chuyền, chồng chóp, các con chồng, đấu sen, các bức chạm lá lật chạm trồ tinh vi. Nhà thờ tổ nằm phía sau nhà tứ ân. Sau nhà tổ là nhà cung 9 gian có kích thước 20m x 5,4m, kết cấu theo kiểu kèo cầu trụ đấu, mái thấp, gian hẹp, được tu sửa năm 2002. Phía bắc chùa có sân rộng chừng 1.000m², có một số công trình quay ra sân là nhà tháp nhà tăng, am trong, am ngoài cùng nhiều công trình phụ khác.

Phía sau chùa là một vườn tháp gồm 10 ngôi, trong đó có 9 ngôi được xây dựng vào thời Nguyễn, một ngôi được xây dựng năm 2003.


Đầu thế kỷ XX, chùa Trăm gian còn đủ 100 gian, nhưng hiện nay chùa chỉ còn 85 gian. Chùa còn lưu giữ hệ thống cổ vật phong phú gồm 57 pho tượng Phật có niên đại thời Lê và thời Nguyễn, trong đó có tượng Trúc Lâm tam tổ, 12 bức đại tự, 12 đôi câu đối các loại, 738 bản khắc kinh Phật, 7 bia đá có niên đại thời Lê và thời Nguyễn, nhiều cổ vật có chất liệu gỗ, gốm, đồng và khá nhiều đồ tế tự mới.

Chùa Trăm gian đã được xếp hạng di tích cấp quốc gia năm 1990.