Chùa khởi dựng từ xa xưa gắn liền với truyền thuyết quả chuông vàng. Đến năm 1702 và 1711, chùa được đại trùng tu với quy mô lớn và hoàn chỉnh mang dấu ấn kiến trúc chùa Việt Nam thời Hậu Lê. Qua những biến cố của lịch sử cùng sự bào mòn của thời gian, chùa Chuông đã nhiều lần được trùng tu, tôn tạo. Hiện nay, Chùa có kết cấu kiểu “Nội Công ngoại Quốc” liên hoàn, cùng “Tứ thuỷ quy đường” gồm nhiều hạng mục: Tam quan, nhà Tiền, Tiền đường, Thượng điện, hai dãy hành lang, nhà thờ Đức vua Thần nông, nhà Tổ và nhà Mẫu. Các hạng mục được bố trí đăng đối, hài hòa trên trục đối xứng từ Tam quan đến nhà Tổ mang đậm dấu ấn kiến trúc, mỹ thuật thời Lê đan xen thời Nguyễn.
          - Tam quan: Đến thăm chùa Chuông, từ ngoài vào công trình kiến trúc đầu tiên ta gặp là Tam quan, có chiều dài 14m, được xây kiểu chồng diêm 3 tầng 12 mái với dáng vẻ uy nghi, hài hoà. Tam quan ngoài ý nghĩa ba cửa để ra vào chùa, nó còn mang ý nghĩa là ba lối nhìn, cách nhìn. Cho nên, Tam quan là ba nhận thức hay ba cách nhìn về giáo lý nhà Phật đó là Không quan, Giả quan và Trung quan.
          - Cầu đá, ao chùa và đường “linh đạo”: Qua cổng bước xuống năm nhịp là cầu đá xanh dài 10m, rộng 2,2m. Cầu được lắp từ những phiến đá dài 2m. Đây được coi là cầu “giác” có nghĩa khi con người ta vượt qua cầu này để đi vào chùa là đi trên dòng trí tuệ để giác ngộ, mà đạo phật dạy rằng nhờ có trí tuệ mới đi đến giác ngộ và có giác ngộ thì mới đi đến giải thoát được.
Phía dưới cầu là một ao nhỏ hình chữ nhật, chiều rộng 3,7m, chiều dài 22,9m. Ao được ngăn đôi bởi cây cầu đá xanh. Ngự ở hai đầu cầu là sáu con nghê, chồn, sư tử, lân làm bằng đá, con nhỏ nhất có chiều dài khoảng 52cm, con lớn nhất có chiều dài chừng 110cm.
          Con đường từ Tam quan, qua cầu đá nối tiếp đến sân chùa và Nhà tiền là con đường duy nhất dẫn người ta tới sự giải thoát, gọi là “Nhất chính đạo”, đó còn được gọi là đường “linh đạo”.
          - Nhà Tiền: Tiếp giáp với sân chùa là Nhà tiền, đây là nơi đặt ban thờ Hậu và nơi nhà chùa tiếp khách, được làm theo kiểu bốn mái truyền thống. Nhà tiền gồm 05 gian 02 chái. Các bộ vì chính được tạo tác kiểu vì kèo trụ trốn với bốn hàng chân cột song song.
          - Tiền đường: Tiền đường cách nhà Tiền khoảng sân rộng 2,5m được lát gạch vuông. Khoảng sân này gọi là “Thiên tỉnh”, để lấy ánh sáng, sinh khí của trời.
          Tiền đường gồm 05 gian 02 chái, được làm theo kiểu bốn mái truyền thống. Bộ khung chịu lực được định vị khá vững chắc bởi các bộ vì kèo và được làm giống nhau theo kiểu kèo cầu chống báng. Hệ thống bẩy được chạm khắc các đao mác, thuỷ ba xen lẫn với một vài con thú. Nhìn chung, kết cấu kiến trúc có sắc thái giản dị, chắc chắn, thanh nhã nhưng vẫn uy nghiêm.
          - Thượng điện: Nối với gian chính giữa của toà Tiền đường là Thượng điện, đây là nếp nhà dọc 05 gian với hai cấp nền. Chiều dài thượng điện 10,5m và chiều rộng là 7m. Toà này được làm theo lối tường hồi bít đốc, mái lợp ngói mũi. Hai cấp nền cách nhau 0,35m. Thượng điện có 6 bộ vì kết cấu giống nhau làm theo kiểu vì kèo đơn giản. Dưới các bộ vì có treo các bức cửa võng chạm thủng các đề tài khác nhau như: Tứ quý hoá tứ linh, lưỡng long chầu nhật xen với tứ linh, phù dung chim trĩ,…
          - Hai dãy hành lang: Nối với hai gian cạnh của nhà Tiền là hai dãy hành lang chạy dọc song song hai bên Thượng điện và gian cuối nối với khu nhà thờ Đức vua Thần Nông. Mỗi bên hành lang gồm 10 gian. Toà này kết cấu hai hàng chân cột với các bộ vì kèo được làm theo kiểu “biến thể cột ván”. Các cấu kiện kiến trúc được bào trơn, đóng bén không trang trí hoa văn.
Hai gian cuối của hai dãy hành lang được làm kiểu chồng diêm hai tầng tám mái tạo thành gác treo chuông và khánh. Các đầu đao được đắp uốn cong cách điệu hình rồng mớm phượng tạo cho mái công trình mềm mại và thanh thoát.
          - Nhà thờ Đức vua Thần Nông: Cách Thượng điện một khoảng sân rộng 1,5m là đến khu thờ Đức vua Thần Nông. Đây là một tòa nhà 05 gian với chiều dài 10m, rộng 5m. Hai gian bên giáp với hai gian cuối của hai dãy hành lang.
Tại gian giữa toà nhà là ban thờ Đức vua Thần Nông. Vị thần dậy dân làm ruộng, chăn nuôi, trồng trọt lúa nếp, dâu tằm. Gian bên trái là ban thờ vị tổ ni của chùa và gian bên phải là ban thờ Địa Tạng Vương Bồ Tát.
          - Nhà Mẫu: Tiếp giáp với khu thờ chính là khoảng sân rộng lát gạch. Sau khoảng sân là đến nhà Mẫu gồm 05 gian được làm theo kiểu tường hồi bít đốc.
          - Nhà Tổ: Nằm ở phía phải nhà Mẫu. Toà này gồm 5 gian, kiến trúc kiểu tường hồi bít đốc. Tại gian giữa bài trí ban thờ hai vị sư tổ của chùa.
          - Giếng chùa và khu vườn tháp: Giếng chùa và khu vườn tháp nằm bên trái các công trình kiến trúc theo hướng chùa. Giếng chùa có dạng hình tròn, có tường bao quanh và bậc lên xuống.