Tam quan của chùa có ba tầng mái, nằm giữa là lầu chuông. Qua tam quan là một sân rộng lát gạch, bước lên 11 bậc thềm là tới chánh điện cao, hình vuông, xung quanh có hành lang. Điện Phật được bài trí trang nghiêm, các pho tượng đều khá lớn và thếp vàng lộng lẫy. Phía trong cùng, thờ ba vị Tam thế Phật trên bậc cao nhất. Bậc kế tiếp thờ tượng Phật A-di-đà ở giữa, hai bên có tượng Quan Thế Âm và Đại Thế Chí. Bậc dưới đó, ở giữa thờ Phật Thích ca, hai bên là A-nan-đà và Ca-diếp. Bậc thấp nhất, ở ngoài cùng có tòa Cửu Long đứng giữa tượng Quan Âm và Địa Tạng. Gian bên phải chánh điện thờ Lý Quốc Sư (tức Thiền sư Minh Không) với hai thị giả, gian bên trái thờ tượng Đức Ông và tượng Châu Sương, Quan Bình.

Phía Đại Hùng Bảo Điện là nhà thờ Tổ, nơi thời Lịch Đại Tổ Sư của Phật giáo Việt Nam. Đây là ngôi chùa hiếm có trên đất bắc Việt Nam, tuy xây từ lâu đời nhưng luôn gìn giữ chính pháp và đặc biệt " không thờ mẫu tam tứ phủ " trong chùa vì đây là một dạng tín ngưỡng bản địa không thuộc Phật giáo.

Hai bên và đằng sau sân là các dãy nhà dùng làm thư viện, giảng đường, nhà khách và tăng phòng.

Chùa Quán Sứ có lẽ là một trong rất ít ngôi chùa ở Việt Nam mà tên chùa cũng như nhiều câu đối đều được viết bằng chữ quốc ngữ. Phải chăng vì ngôi chùa được xây dựng lại vào giữa thế kỷ 20 và vì chùa đã trở thành trụ sở trung tâm của Tổng hội Phật giáo Bắc Việt, nay là của Giáo hội Phật giáo Việt Nam, ngôi Quốc tự chung của các thiện nam tín nữ trên đất Việt. Phân viện Nghiên cứu Phật học thuộc Giáo hội và văn phòng tổ chức Phật giáo Châu Á vì hòa bình (ở Việt Nam) cũng đặt ở đây.

Nửa thế kỷ nay, chùa Quán Sứ đã chứng kiến nhiều hoạt động quan trọng của Phật giáo Việt Nam, trong đó có sự thống nhất tổ chức Phật giáo trong nước và sự hòa nhập của Phật giáo Việt Nam với Phật giáo thế giới. Chính nơi đây vào ngày 13 tháng 5 năm 1951 (mồng 8 tháng 4 năm Tân Mão) lần đầu tiên lá cờ Phật giáo thế giới do Thượng tọa Thích Tố Liên mang về từ Colombo đã xuất hiện trên bầu trời Hà Nội.