Chùa Tây An tọa lạc trên nền cao, thoáng rộng, trong khuôn viên có diện tích 15.000 m2. Phía sau có núi Sam như bức bình phong nổi bật lên với màu xanh thẫm. Điểm ấn tượng nhất của chùa là mặt chính với ba ngôi cổ lầu nóc tròn hình củ hành, màu sắc sặc sỡ nhưng hài hòa.

Chùa cất theo lối chữ "tam", có kiến trúc kết hợp phong cách nghệ thuật Ấn Độ và kiến trúc cổ dân tộc Việt. Chùa được xây dựng với các vật liệu bền chắc như gạch ngói, xi măng. Nơi cổng tam quan là tượng Quan Âm Thị Kính, bên trong cổng là một sân chùa nhỏ có một cột phướn cao 16 m.

Mặt tiền chùa, ở giữa là tháp thờ Phật cao hai tầng. Tầng trên là tượng Phật đứng giữa lầu cao, đặt biệt ở giữa mặt tiền chùa là ngọn tháp được xây theo kiểu Menara Azan của các thánh đường Hồi giáo (Islam) với mái vòm tròn, cao. Đây có lẽ là nét ảnh hưởng từ các kiểu kiến trúc của các làng Chăm Hồi giáo (Islam) mà cụ thể là thánh đườmg Mubarak, Châu Giang ở phía bên kia sông Hậu cách chùa Tây An không xa. Bốn cột tháp ở tầng dưới có các hộ pháp trấn giữ, phía trước có tượng hai con voi: bạch tượng và hắc tượng.

Chính điện là dãy nhà rộng, hai tầng mái, lợp ngói đại ống, cột gỗ căm xe, nền lát gạch bông. Hai bên là lầu chiêng và lầu trống hình tứ giác, trên đỉnh trang trí các tượng tứ linh (long, lân, qui, phụng) rất mỹ thuật. Đại hồng chung ở lầu chuông được tạo vào năm Tự Đức thứ 32 (1879).

Trong chính điện có khoảng 150 [6] pho tượng lớn nhỏ: tượng Phật, Bồ tát, La hán, Bát bộ kim cang, Ngọc hoàng, Huỳnh đế, Thần nông v.v...Đa số tượng đều làm bằng danh mộc, chạm trổ công phu và mỹ thuật, tiêu biểu cho nghệ thuật điêu khắc Việt Nam vào thế kỷ 19. Ngoài ra chùa còn có nhiều hoành phi và câu đối, màu sắc rực rỡ.