Cả hai ngôi tháp ở Tháp Đôi đều không phải là tháp vuông nhiều tầng truyền thống của Chăm Pa, mà là một cấu trúc gồm hai phần chính: khối than vuông vức, và phần đỉnh hình tháp mặt cong, vì vậy nhìn qua các ngôi tháp Đôi có dáng vẻ của những đền thờ Khmer thời Angkor Vat, theo các nhà nghiên cứu những hình chim thần Garuda bằng đá với hai tay đưa cao, trang trí các góc tháp, là những sản phẩm chịu ảnh hưởng mạnh của nghệ thuật Khmer thế kỷ 12-13, thế nhưng toàn bộ phần dưới và phần thân của tháp Hưng Thạnh vẫn giữ nguyên hình dáng, cấu trúc và kiểu trang trí đặc trưng của những ngôi tháp Chăm truyền thống: khối thân hình vuông, mặt tường bên ngoài được trang trí bằng cửa giả, các cột ốp và các mặt nổi nằm ở giữa các cột ốp, ở các tháp Hưng Thạnh, vòm bên trên các cửa giả vút cao lên thành những mũi lao, các cột ốp trơn nhẵn

Ngôi tháp phía bắc, toàn bộ chân tường của tháp được bó bằng những tảng đá cát lớn thể hiện một đài sen khổng lồ đỡ toàn bộ tháp, giữa các cánh sen là những hình voi, sư tử và những hình người múa, như các tháp Chăm truyền thống khác, đầu tường phía trên tháp Bắc cũng nhô ra để tạo thành bộ diềm mái lớn, thế nhưng do ảnh hưởng của nghệ thuật Khmer, bộ diềm của tháp được làm bằng đá và được trang trí bằng hình các con khỉ đang múa, hình các con vật tạp chủng mình sư tử, đầu voi và những hình người ngồi có sáu và tám tay. Bốn góc của bộ diềm mái là bốn thần điểu Garuda bằng đá khổng lồ được tạc theo mô hình và phong cách nghệ thuật Khmer thời Angkor Vat

Ở ngôi tháp phía nam, mặc dù bị hư hại nhiều hơn so với tháp bắc, nhưng một vài tảng đá nằm tại chỗ đã chứng tỏ xưa kia ngôi tháp nam cũng có hệ thống chân tường bằng đá tương tự tháp bắc, dù bị hư hại nhiều hơn song các vòm cửa giả, các hình trang trí trên các tầng trên đỉnh hình tháp cũng tương tự như tháp bắc