Chùa đã được trùng tu lớn ba lần. Thiền sư Tổ Tông-Viên Quang cho xây lại chùa lần thứ nhất vào năm 1798[5]–1804. Đến năm 1906–1909, Hoà thượng Hồng Hưng với sự giúp sức của Hoà thượng Như Phòng, đã cho tôn tạo lại ngôi chùa một lần nữa. Các sự kiện này được ghi lại trong đôi liễn mừng lạc thành, nay còn treo trong chánh điện. Đầu năm 1999, chùa hoàn thành đợt trùng tu lần thứ ba.

Chùa Giác Lâm hiện nay có lối kiến trúc chữ Tam (Ξ) gồm ba dãy nhà ngang nối liền nhau (không kể các nhà phụ): chính điện, giảng đường và nhà trai (còn gọi là nhà Ông Giám). Chùa nguyên thủy không có cổng tam quan (cổng tam quan chỉ mới được xây dựng vào năm 1955), mái chùa gồm 4 vạt và các sống mái đều thẳng. Năm 2007, khởi công xây dựng khu giảng đường và tăng xá (phía bên phải chùa - theo hướng nhìn từ trong ra).

Chính điện với kiểu nhà dân gian truyền thống một gian hai chái, bốn cột chính hay còn gọi là tứ trụ. Bên trong điện khá rộng và sâu, có 56 cột to hơn vòng tay ôm màu nâu sẫm. Cột nào cũng được chạm khắc câu đối, thép vàng công phu. Giữa các hàng cột là các cửa võng, cũng được thép vàng, chạm trổ các đề tài trang trí truyền thống như tứ linh, tứ quý, hoa điểu....

Trong chính điện bày trí theo kiểu "tiên bái Phật, hậu bái Tổ". Phía trước chính điện thờ các tượng A Di Đà, Thích Ca, Di Lặc. Hai bàn thờ hai bên phải trái, có tượng Quán Thế Âm, Đại Thế Chí. Ngoài ra, ở đây còn có tượng cửu long, dọc hai bên tường có bộ tượng Thập Bát La Hán, bộ tượng Thập Điện Diêm Vương, tượng Tổ Bồ Đề Đạt Ma và tượng Long Vương.

Đằng sau chính điện là bàn thờ Tổ, thờ các vị Hòa thượng đã trụ trì tại chùa Giác Lâm. Đối diện với bàn thờ Tổ là các bàn thờ: Phật Chuẩn Đề, Phật A Di Đà, và sau cùng là bàn thờ Thập Điện Diêm Vương. Ở gian này, trong thời kỳ kháng chiến chống Pháp và chống Mỹ, được dùng làm cơ sở hậu cần, nuôi chứa cán bộ, làm công tác trinh sát nội thành [6].

Trước chùa là bảo tháp xá lợi gồm 7 tầng hình lục giác. Tháp được khởi công xây dựng từ năm 1970 theo bản vẽ của kiến trúc sư Vĩnh Hoằng, đến năm 1975 thì tạm ngưng cho đến 1993 mới được tiếp tục. Từ năm 1994 tầng 7 của tháp thờ Xá Lợi Phật.

Bên trái của chùa là khu mộ tháp của các vị hòa thượng đã trụ trì ở đây, trong số ấy có tháp Tổ Phật Ý-Linh Nhạc, tháp Thiền sư Tổ Tông-Viên Quang. Ngoài ra, trước sân chùa có đặt tượng Quan Thế Âm Bồ Tát dưới bóng cây bồ đề. Cây này do Đại đức Narada mang từ Sri Lanka (Tích Lan) sang trồng vào ngày 18 tháng 6 năm 1953 [7].