Bên ngoài Thế Tổ miếu, trước mặt là một khoảnh sân rộng lát gạch Bát Tràng. Trên sân đặt 1 hàng 14 chiếc đôn đá, bên trên đặt các chậu sứ trồng hoa. Hai bên sân lại có một đôi kỳ lân bằng đồng đứng trong thiết đình. Cuối sân là chín chiếc đỉnh đồng to lớn (Cửu đỉnh) đặt thẳng hàng với 9 gian thờ trong miếu. Tiếp theo là gác Hiển Lâm, 3 tầng cao vút, hai bên có lầu chuông, lầu trống nối liền với gác bằng một bờ tường gạch. Bên dưới lầu chuông, lầu trống trổ 2 cửa, Tuấn Liệt (bên trái) và Sùng Công (bên phải). Bên ngoài bờ tường này có 2 miếu nhỏ cũng được gọi là Tả vu và Hữu vu thờ các công thần, thân huân thời Nguyễn.

Thổ công từ và Canh Y điện đều là những tòa nhà hình vuông nằm đối xứng với nhau theo chiều đông - tây của Thế Tổ miếu (điện Canh Y nằm ở phía đông đã bị hủy hoại từ lâu). Ở sát thần phía tây của miếu còn có một cây thông cổ thụ, có hình dáng uốn lượn rất đẹp, tường truyền được trồng từ khi dựng Thế Tổ miếu.