Điểm nhấn đáng chú ý nhất của chùa Thiên Mụ là tháp Từ Nhân (sau này được đổi tên là tháp Phước Duyên). Đây là ngôi tháp do vua Thiệu Trị cho xây vào năm 1844. Tháp hình bát giác cao 21 m với 7 tầng uy nghi ngay trước cửa chùa.
Tháp chỉ có một lối vào chính và có cầu thang hình xoáy ốc dẫn lên các tầng. Riêng tầng 6 và tầng 7 là phải dùng thang di động bằng gỗ và cửa với chìa khoá đặc biệt, bởi ở tầng trên cùng trước đây có thờ tượng Phật bằng vàng.
Phía ngay sau tháp là cổng chính dẫn vào chùa Thiên Mụ hay còn gọi là Tam quan.
Ngoài ra, xung quanh chùa còn có nhiều cổng nhỏ.
Bước qua cửa vào, hai bên hông của chính điện là hai nhà Lôi Gia - loại miếu thờ đối diện xây năm 1815 dưới đời Gia Long. Mỗi Lôi Gia chứa 3 pho tượng Kim Cương.
Giữa khuôn viên chùa là điện Đại Hùng - ngôi điện chính trong chùa.
Phía trong điện Đại Hùng là nơi thờ những pho tượng Phật bằng đồng đầu tiên của Phường Đúc, Huế. Và một khánh đồng đúc năm 1677, một bức hoành phi bằng gỗ được sơn son thếp vàng do tự tay chúa Nguyễn Phúc Chu đề tặng năm 1714.
Phía trên nóc của điện Đại Hùng có nhiều ô sáng được thiết kế nhằm tăng cường ánh sáng. Đây cũng là một nét kiến trúc phố biến của nhiều ngôi nhà cổ thời xưa hay sử dụng.
Tiếp đến là điện Quan Âm.
Và cuối cùng là khu mộ tháp của cố Hòa thượng Thích Đôn Hậu - vị trụ trì nổi tiếng của chùa Thiên Mụ, người đã cống hiến cả cuộc đời mình cho những hoạt động ích đạo giúp đời.
Ngoài ra, trong khuôn viên chùa còn có bia đá thời chúa Nguyễn Phúc Chu. Đây là tấm bia đá cao 2,6m, rộng 1,25m, dựng trên lưng một con rùa bằng đá cẩm thạch dài 2,2m, rộng 1,6m. Trên bia có khắc bài văn nói về việc xây dựng các công trình kiến trúc ở đây...
Trong chùa còn lưu giữ chiếc xe Austin của Bồ tát Thích Quảng Đức để lại trước khi châm lửa tự thiêu phản đối chính sách đàn áp Phật giáo của chế độ Ngô Đình Diệm năm 1963.
Đồng thời, trong chùa còn có rất nhiều khuôn viên cây xanh tạo cảm giác thư thái, trong lành. Nhiều du khách đến Huế không thể bỏ qua địa danh tâm linh này.
