Chùa gồm hai toà nhà to cao và đẹp. Cổng chùa mở ra phía bờ sông Gâm, trước cửa ra vào có dòng chữ Hán “Vân An Tự”. Chùa được xây dựng tương đối kiên cố, mái lợp ngói máng, trên nóc có đôi rồng chầu ngọc. Các vì kèo, quá giang, thượng lương trên mái đều được chạm trổ hoa văn công phu, hài hoà với khung cảnh thiên nhiên.

Bên trong toà nhà thứ nhất, chính giữa là bàn thờ công chúa Vân An thời nhà Lê, trước bàn thờ trang trí các loại ô, lọng, rèm…bằng vải, hai bên có đôi thiên nga bằng sứ, bên cạnh là chiếc kiệu dát vàng. Phía sau bàn thờ công chúa là bàn thờ Ngọc Hoàng, tượng Ngọc Hoàng ngồi tay cầm thanh kiếm, hai bên có tượng Nam Tào và Bắc Đẩu. Bên trái bàn thờ công chúa còn có một bàn thờ gồm nhiều tượng xếp thành nhiều hàng.

Toà nhà thứ hai kiên cố với cấu trúc toàn bộ bằng gỗ nghiến, có bệ thờ cao dài, trên bệ là tượng Phật Bà Quan Âm. Bên cạnh là nhiều tượng bằng đồng như tượng Vương Mẫu, Như Lai, Tích Ka Lý Phật toạ trên toà sen.

Hiện nay, Vân An Tự là điểm thu hút du khách đến tham quan với nét kiến trúc cổ xưa độc đáo.