Miếu Phù Châu nằm trên cồn đất nhỏ diện tích khoảng 2500 mét vuông, bốn bề là sông nước. Hai bờ sông, bờ Tây là khu dân cư (thuộc phường 5, Gò Vấp), bờ Đông là vùng chuyên canh (thuộc phường An Phú Đông, quận 12), bao gồm cả hai bến đò Miếu Nổi và Bến Cát, nay còn lưu giữ đôi chút khung cảnh miệt vườn của vùng đất Gia Định xưa.

Mặt tiền miếu quay về hướng Nam, được cất theo kiểu chữ tam (三), gồm ba toà nhà nối liền nhau bởi hai sân thiên tỉnh hẹp có lợp mái. Mái lợp ngói âm dương tráng men xanh ngọc, gồm hai tầng chồng khít lên nhau. Trên nóc mỗi toà nhà đều trang trí rồng chầu hạt ngọc, rồng chầu tháp Cửu phẩm, rồng chầu cuốn thư. Trên bốn đầu đao cong lên có gắn hình tượng Long, Ly, Quy, Phụng và các họa tiết: hoa cúc dây, lá nho, sông nước... Các bức tường được quét vôi màu hồng đậm, các mí cửa sơn màu đỏ.

Toàn bộ kiến trúc trong miếu được trang trí tinh xảo, đắp nổi hình rồng, phượng và cẩn sứ, các mái vòm cũng được cẩn sứ và ghép hình tỉ mỉ. Hai bên tường được cẩn sành mô tả các hình tượng tính ngưỡng dân gian. Trong khuôn viên miếu có cây si cổ thụ tồn tại gần 100 năm. Xung quanh khuôn viên có ghế đá, dành cho du khách đến nghỉ chân và ngắm cảnh. Phía ngoài có miếu nhỏ thờ ông Hổ, một dạng tín ngưỡng sơ khai mang màu sắc Vật linh giáo do người Hoa mang theo từ quê hương tới. Bên trong miếu đặt một bệ thờ giả sơn với năm tượng hổ ở tư thế chồm.

Khu trung tâm thờ tự của miếu chia làm ba phần: tiền điện, trung điện và chính điện.

• Tiền điện: chính giữa thờ Phật Di Lặc, hai bên thờ Phật Tổ Như Lai và Địa Mẫu. Phía trước là Quan âm Chuẩn Đề ngồi trên toà sen với 18 cánh tay đang cầm pháp khí. Dọc bên tường treo hai bức phù diêu Thập Bát La Hán.
• Trung điện: chính giữa thờ Tề Thiên Đại Thánh. Xung quanh là bao lam bằng gỗ chạm lọng theo mô típ: tiên nữ dâng đào với 4 chữ khắc: "Thánh Gia bảo điện". Nối liền trung và chính điện là một sân thiên tỉnh hẹp có đặt hai lư hương to cẩn sành nhiều màu.
• Chính điện: chính giữa thờ Ngũ Hành Thánh Mẫu, bên trong đặt năm lọ tượng gỗ thờ Kim, Thuỷ, Hỏa, Thổ, Mộc. Trước điện kê bàn hương án, thờ Bà Chúa Xứ Châu Đốc và Cửu Huyền. Bao xung quanh điện thờ là bao lam bằng gỗ chạm long với chủ đề: tứ linh, mai lan cúc trúc; phía trên có hàng chữ: "Hành Thánh Mẫu bảo điện ". Bên phải chính điện thờ Quan Công, bên trái thờ Bao Công. Đối diện điện thờ Ngũ Hành Thánh Mẫu là điện thờ bà Kim Mẫu, Địa Mẫu, Long Thần, Hộ pháp. Trên tường trang trí những bức phù điêu màu sắc rực rỡ hình tùng hạc, Phật Di Lặc.