Duyệt Thị đường có tổng diện tích 11.740 m². Diện tích xây dựng nhà hát 1.182 m². Toàn bộ khuôn viên nhà hát trước đây được dùng để trồng các loại cây thuốc Nam quý hiếm. Bên hữu nhà hát là Ngự y viện, nơi để sao chế thuốc chữa bệnh cho nhà vua và hoàng gia. Bên tả là sở Thượng Thiện, nơi dùng để chế biến các món ăn phục vụ nhà Vua. Tất cả đều được ngăn với nhà hát bằng bức tường.[1]

Nhà hát hình chữ nhật rộng rãi với bộ mái có những bờ quyết cong giống như những đình chùa ở Huế, được chống đỡ bởi hai hàng cột lim sơn son có chiều cao 12 m, vẽ rồng ẩn mây cuốn chung quanh chia làm 2 tầng. Ở lưng chừng mỗi cột treo thêm một bức tranh sơn thuỷ vẽ cảnh Huế với khung chạm rồng nổi thiếp vàng. Trên cao hơn, mặt trời, mặt trăng, tinh tú tượng trưng cho vũ trụ được vẽ hoặc chạm nổi lên trần nhà màu xanh lơ. Tòa nhà nối liền với các cung điện của nhà vua và các bà hoàng bằng một dãy hành lang có mái khúc khuỷu, quanh co.[2]

Sân khấu chính làm nơi biểu diễn ở giữa nhà hát, vị trí tốt nhất dành cho vua ngồi là ở vị trí lầu hai, phía trước hai bên vòm có treo hai câu đối bằng chữ Hán của vua Minh Mạng:

Âm nhạc tinh trần hòa kỳ tâm dĩ dưỡng kỳ chí
Nghiên xuy tề hiến thủ kỳ thị nhi giới kỳ phi

Dịch nghĩa:

Âm nhạc cùng phô bày, hoà lòng người để nuôi dưỡng chí khí
Thiện ác đồng trình diện, khiến giữ được cái tốt (cái đúng) mà giới hạn cái xấu (cái sai).

Sân khấu có ba mặt. Phần bức tường ở cuối sân khấu trổ hai cửa. Các diễn viên vào ở phía phải và ra ở phía trái. Phía sau bức tường là một phòng rộng đựng tủ kệ để chứa các bản tuồng, hia, mão và đạo cụ biểu diễn. Ở vị trí cao nhất trong phòng là một khám thờ hai ông làng tổ sư của nghề hát bội. Phòng này lại trổ cửa hướng ra sân ở mé đông Tử Cấm Thành (các nghệ nhân ra vào bằng lối này). Ðối xứng với bức tường qua sân khấu là một đài cao chia ra làm hai bậc. Bậc cao nhất nằm sát tường phía tây dành cho các bà hoàng và cung tần mỹ nữ. Bậc thấp đặt ngự tọa, nơi nhà vua ngồi xem hát. Hai bậc này được ngăn bởi một lớp sáo trúc thưa làm cho người ngồi bên trong nhìn rõ được người bên ngoài, nhưng người xem ở bên ngoài không thấy mặt người đẹp trong cung cấm. Hai bên chỗ tả và bên hữu của chỗ vua ngồi là dành cho quốc khách, các quan của triều đình ngồi hai bên.