Khuôn viên đình khá rộng, từ ngoài vào trong có: cổng Tam quan (trên có dòng chữ Quốc ngữ "Đình Thần Bình Thủy", dưới có dòng chữ Hán "Bình Thủy Thần Miếu"), bình phong, đàn Xã Tắc, miếu Ngũ phương, miếu Xã Cọp. Quanh đình có nhiều hoa kiểng và cổ thụ rợp mát.

Trải qua thời gian và nhiều lần trùng tu tôn tạo, đình thần Bình Thủy ngày nay có kiến trúc theo hình chữ "tam" (三) với ba gian hai chái, nóc cổ lầu, mái chồng theo kiểu "thượng lầu hạ hiên". Nóc đình lợp ngói ống, trên nóc chạm trổ lưỡng long tranh châu, linh thú và nhiều hoa văn được điểm xuyến công phu.

Bên trong đình có nhà Võ ca, là nơi khai Lễ Kỳ yên và diễn ra hát bội hàng năm. Kế đến là Tiền điện (còn gọi là Võ quy) rất rộng, dành cho lễ bái. Chánh điện, Tiền điện và Võ ca là một quần thể liền nhau. Võ ca và Tiền điện không có vách ngăn, Tiền điện và Chánh điện được ngăn cách bằng bộ cửa sắt.

Trong chánh điện, giữa là bàn Hội đồng, hai bên là hai dãy binh khí. Trên cao hết là ngai thờ thần Thành hoàng bổn cảnh với bức đại tự sơn son thếp vàng, và chỉ có một chữ "Thần" (神) bằng chữ Hán. Hai bên là các ngai thờ Tả ban, Hữu ban, Tiên sư, Hậu tắc, Tiền hiền Hậu hiền, Hương quan Hương chức, Thiên xứ linh quang, Bạch mã thái giám.... Mỗi trang thờ, khánh thờ đều được chạm trổ tỉ mỉ. Đặc biệt, ngai thờ Tiền hiền Dương Văn Hóa, người có công lập làng Bình Thủy, được đặt ngang hàng với bàn thờ Hội đồng.

Nội thất của đình nổi bật với nhiều phù điêu, bao lam, thành vọng, hoành phi, liễn đối, khánh thờ,...được sơn son thếp vàng và chạm trổ tinh xảo, với các đề tài tứ linh, hoa lá, bát tiên... Ngoài ra, trong đình còn lưu giữ những long vị, đại hồng chung, tủ bàn ghế cẩn ốc xà cừ và những di vật quý khác.