Dinh được kiến trúc sư Ngô Viết Thụ thiết kế xây dựng trên diện tích 4.500 m², diện tích sử dụng 20.000 m², gồm 3 tầng chính, 2 gác lửng, tầng nền, 2 tầng hầm và 1 sân thượng cho máy bay trực thăng đáp xuống. Hơn 100 căn phòng của Dinh được trang trí theo phong cách khác nhau tùy theo mục đích sử dụng bao gồm các phòng khánh tiết, phòng họp hội đồng nội các, phòng làm việc của Tổng thống và của Phó Tổng thống, phòng trình ủy nhiệm thư, phòng đại yến,... chưa kể các phần khác như hồ sen bán nguyệt hai bên thềm đi vào chánh điện, bao lơn, hành lang...

Dinh cao 26m, tọa lạc trong khuôn viên rộng 12 ha rợp bóng cây. Bên ngoài hàng rào phía trước và phía sau Dinh là 2 công viên cây xanh. Giữa những năm 1960, đây là công trình có quy mô lớn nhất miền Nam và có chi phí xây dựng cao nhất (150.000 lượng vàng). Các hệ thống phụ trợ bên trong Dinh hiện đại: điều hòa không khí, phòng chống cháy, thông tin liên lạc, nhà kho. Tầng hầm chịu được oanh kích của bom lớn và pháo. Mặt tiền của Dinh được trang trí cách điệu các đốt mành trúc phỏng theo phong cách các bức mành tại các ngôi nhà Việt và họa tiết các ngôi chùa cổ tại Việt Nam. Các phòng của Dinh được trang trí nhiều tác phẩm non sông cẩm tú, tranh sơn mài, tranh sơn dầu.