Xây dựng từ thế kỷ 14 với diện tích khoảng 10.000m2, chùa Bút Tháp có kiến trúc độc đáo, bố cục hài hòa với môi trường thiên nhiên và rất sinh động. Cũng như nhiều ngôi chùa cổ phía Bắc, chùa Bút Tháp được xây theo kiểu nội công ngoại quốc, với các công trình kiến trúc được bố trí cân xứng, chặt chẽ ở khu vực trung tâm.
Bên cạnh giá trị lịch sử, kiến trúc, hiện trong chùa còn lưu giữ bốn Bảo vật Quốc gia.
Quan trọng và đặc biệt nhất trong số 4 bảo vật được lưu giữ tại Chùa Bút Tháp phải kể đến tượng Phật bà Quan âm nghìn mắt nghìn tay. Theo các nhà nghiên cứu là một tuyệt tác trong nền nghệ thuật điêu khắc tượng của nước ta.
Tượng Phật nghìn tay nghìn mắt làm bằng chất liệu gỗ, phủ sơn. Chiều cao tượng (tính từ đài sen đến đỉnh đầu tượng) là 235cm. Pho tượng do nhà điêu khắc tài hoa Trương Thọ Nam hoàn thành vào ngày tốt mùa Thu năm Bính Thân (1656) thời Lê Trung Hưng.
Tượng có 42 cánh tay lớn, hai tay chắp trước ngực theo kiểu liên hoa hợp chưởng, hai tay để trên đùi với những ngón tay đan chéo biểu tượng cho dáng hành đạo và thiền định, hơn 900 tay nhỏ, dài ngắn khác nhau.
Bảo vật thứ 2 là Tòa Cửu phẩm liên hoa. Đây là một trong 3 tòa tháp đẹp nhất của Việt Nam hiện tại. Mang trên mình hàng chục bức họa chạm khắc đa dạng, được cho là đạt đến mức hoàn hảo mang giá trị mỹ thuật cao, đây xứng đáng là một bảo vật tiêu biểu cho vùng đất giàu truyền thống văn hiến.
Tòa Cửu phẩm liên hoa (còn được gọi Cối kinh) được đặt chính giữa trong Tích thiện am, là kiến trúc đặc biệt nhất của chùa Bút Tháp. Được kết cấu theo kiểu chồng diềm, với hàng cột ở giữa cao, to, chạy suốt từ tầng 1 lên tầng 3, các vì kèo được làm theo kiểu chồng rường, những đầu đao của 3 tầng mái cong vút.
Các hình chạm trên tòa Cửu phẩm liên hoa mang nội dung khuyến thiện trừ ác, giới thiệu hành trạng các vị Tổ truyền đăng và các đại sư với các cấp độ thăng hoa khác nhau trên con đường hành đạo. Cách chạm đục tinh xảo, ngẫu hứng, bố cục người và cảnh vật như bức họa hoàn hảo.
Bảo vật Quốc giá thứ 3 là Tượng Tam Thế. Ba pho tượng biểu trưng cho 3 thế hệ: Phật Adiđà - chủ trì quá khứ, Phật Thích ca Mâu ni - chủ trì hiện tại và Phật Di lặc - chủ trì tương lai.
Các nghệ nhân đã chú ý tạc tượng với khuôn mặt phúc hậu, thanh thoát, song vẫn lộ vẻ sang quý. Bộ tượng mang ý nghĩa tâm linh to lớn, thể hiện sự phát triển nghệ thuật tạo hình điêu khắc Phật giáo ở vùng châu thổ Bắc Bộ.
Bản vật Quốc gia thứ 4 ở chùa bút tháp là hương án 400 năm. Hương án chùa Bút Tháp là tác phẩm nghệ thuật đẹp nổi tiếng, tiêu biểu mẫu mực cho phong cách điêu khắc gỗ thời Lê Trung Hưng.
Trong chùa có 3 hương án đều từ thế kỷ 17, nhưng đáng tiếc, 1 Hương án chùa Bút Tháp đã bị phá hủy trong vụ cháy năm 2015. Hiện nay, ta chỉ có thể nhìn thấy Hương án này qua các mô tả 3D và các bức ảnh chụp trước năm 2015.
Ngọn bảo tháp bằng đá, có tên là tháp Báo Nghiêm, bên trong thờ tượng Thiền sư Chuyết Chuyết cũng là điểm đặc biệt, độc đáo của chùa Bút Tháp.