Với diện tích khoảng 10.000m2, trong rừng thông rộng 50,4 ha, Chùa Huyền Không Sơn Thượng là một quần thể kiến trúc hài hòa giữa thiên nhiên và con người với hệ thống các công trình: Chánh Điện, Tư Vân Nam, Am Mây Tía, Nghinh Lương Đình, nhà khách, Tĩnh Trai đường, Cốc Liêu Chư Tăng... và các công trình phụ khác. Toàn bộ kiến trúc nơi đây đều sử dụng vật là gạch, ngói, gỗ, rất mộc mạc và đơn sơ.
Một quần thể kiến trúc rõ ràng là nơi tu hành song được kiến tạo theo phong cách trang nhã với những hình khối nhỏ xinh bằng tranh tre, gợi lên thi hứng hơn là cảm giác u mặc, và những bức thư họa trang trí trong nội thất khiến ta liên tưởng rõ rệt tới một không gian văn hóa cổ điển hơn là sự nghiêm cẩn chùa chiền.
Ngôi Chánh điện (còn được gọi là Chùa ngoài) không xây dựng theo lối thông thường với tường, vách, cột, bệ thờ… như các chùa vẫn gặp. Ở đây là ngôi nhà nhỏ, giản dị, mái thấp và đơn sơ vách gió lùa. Tượng Phật đặt chính giữa gian mà có cảm giác lộ thiên, như hòa thân bất hoại vào vũ trụ, toả tinh thần hỷ xả tới mọi tâm linh. Bên trái Chánh điện là nhà đọc sách, bên phải là nhà sinh hoạt. Chánh điện được xây dựng một tầng với 3 lớp nhà chính. Tổng thể đối xứng, cân bằng và vững chãi, phía sau Chánh điện có 2 tòa vọng gác, ẩn hiện giữa rừng thông.
Đi qua khu vườn trúc là đến nơi dành cho những người yêu thích văn chương thi phú tìm đến để đàm đạo, bình thơ, ngắm gió trăng mây núi, được gọi là Am Mây Tía, là nơi các nhà thư pháp tập họp để luyện bút, phô chữ. Vì thế, thư pháp hiện diện khắp nơi, khắc trên đá trong vườn, chạm trên gỗ, trang trọng treo trên tường, ghi trên cột cổng tam quan… Đó là những lời Phật dạy, những điều hay lẽ phải răn đời và răn người, là những cảm xúc bất chợt của các cây bút, là những bài thơ của các nhà thơ nổi tiếng. Nơi đây, dưới gốc cây cổ thụ là bức tượng đá nổi tiếng do cố điêu khắc gia Điềm Phùng Thị tạc, gửi tặng chùa một dáng ưu tư của thiền sư trong bóng núi mây ngàn.
Nghinh Lương Đình và một số công trình nhỏ ở khu vực này đều được làm từ ngói móc và gỗ tạp lấy từ rừng trồng. Xung quanh nơi này được bố trí rất nhiều chậu cây hoa sứ và hoa đại hàng trăm năm tuổi. Và chính tại nơi này thường trưng bày thư pháp Việt – Hán. Cùng những bức tranh hội họa, tranh tượng. Và những bức ảnh nghệ thuật thiên về thiên nhiên, cỏ cây, hoa lá.
Giống như các ngôi chùa khác, chùa Huyền Không Sơn Thượng cũng có khu vực nhà khách – là nơi dừng chân, tránh nắng cho những ai đến tham quan, viếng chùa. Đây đồng thời cũng là nơi nghỉ chân của các Phật tử, tăng ni khi tới có công việc. Nhà khách được thiết kế theo kiểu không gian mở, nên không gian rất thoáng đãng và sạch sẽ.
Tĩnh trai đường được thiết kế và xây dựng theo hình thức nhà liền kề (những ngôi nhà nhỏ nằm liên kết với nhau), được đặt đằng sau chùa, là nơi để các nhà sư dùng làm nhà bếp để nấu nướng.
Cốc liêu Chư Tăng có tổng cộng 7 cốc với diện tích mỗi cốc khoảng từ 10 – 12m2 và nằm rải rác ở giữa vườn và các ven núi.
Chùa có đến 5 hồ rải rác trong khuôn viên, gọi là Ngũ hồ. Các hồ nước tại chùa, chỗ thì được nuôi cá, chỗ thì được trồng hoa, chỗ lại có cây cầu nhỏ xinh xinh, nơi nào cũng đẹp và tỉ mỉ.
Ở phía sau dãy nhà tăng xá là cả một rừng thông cổ thụ rậm rạp trên ốc đảo giữa hồ Hàm Nguyệt Trì. Đây là nơi diễn ra những cuộc triển lãm thư pháp trong thời gian Huế tổ chức Festival. Trên mỗi cây thông có gắn một cái giá bằng gốc tre. Đêm đêm, những chiếc đèn dầu đặt trên đó tỏa ánh sáng mờ ảo, hư hư thực thực, đầy quyến rũ.