Ban đầu, chùa Từ Đàm chỉ là tịnh thất nhỏ làm bằng cây lá, sau nhiều lần trùng tu mới có diện mạo như ngày nay.

Cổng tam quan được xây dựng năm 1965 (ảnh 2). Bên phải sân (từ cổng nhìn vào) là cội bồ đề có nguồn từ cây bồ đề ở Bồ Đề Đạo Tràng tại Ấn Độ (tức nơi Phật Thích Ca thành đạo)[11].

Ngôi chính điện chùa cũ gồm ba gian, lợp ngói, rộng 7,4 m, dài 18 m, và mặt tiền ngó về hướng Đông Nam [12]. Đến ngày 4 tháng 7 năm 2006, chùa đã tổ chức tái thiết ngôi chánh điện, và khánh thành vào sáng ngày 30 tháng 3 năm 2010. Công trình mới có chiều dài 42 m, chiều ngang 35,9 m, gồm hai phần (dưới là tầng hầm làm hội trường, trên là ngôi chánh điện), được kiến trúc theo mô hình trùng thiềm điệp ốc, gồm ba gian hai chái, và hai bện có lầu chuông, lầu trống. Đây là kiểu kiến trúc truyền thống của chùa Huế (ảnh 1)[13]. Sau đó, Đại lễ An vị Phật đã được tổ chức trọng thể vào ngày rằm tháng 11 năm Đinh Hợi (24 tháng 12 năm 2007).

Phía bên phải chánh điện là nhà khách và phòng Tăng. Trước nhà khách là một vườn hoa nhỏ. Ở giữa vườn có tượng bán thân (bằng thạch cao trắng) của cư sĩ Tâm Minh, là người có nhiều công lao với chùa, với phong trào phục hưng và phát triển Phật giáo Trung Việt.

Ngày 6 tháng 1 năm Mậu Tý (12 tháng 2 năm 2008), tháp Ấn Tôn 7 tầng (mỗi tầng thờ một tượng Phật bằng đồng) cao 27 m (ảnh 3) cũng được khởi công xây dựng ở sân chùa (từ cổng nhìn vào ở phía trái), và khánh thành ngày rằm tháng 2 năm Canh Dần (30 tháng 3 năm 2010) [14].

Ngoài ra, phía bên phải sân chùa (từ cổng nhìn vào) là Hội quán rộng lớn, gồm 10 gian phòng, cao 2 tầng. Tầng dưới của Hội quán hiện được dùng làm Văn phòng Ban Trị sự Phật giáo tỉnh Thừa Thiên Huế.