龍山寺坐北朝南，由前殿、大殿、後殿及左右護龍圍繞中殿，配置呈回字形；這種坐向與回字形布局是極尊貴的作法，通常只有供奉高神格廟宇，如玉皇大帝、佛祖、觀音等，才能採用此形制。配置上，正殿台基較高，顯得特別高聳突出，四周環繞的屋宇則以中軸線為準，離中心愈遠，屋脊愈低，也較樸素，代表地位較低。

除廟宇本體建築外，寺前廣場、大殿前與後殿前的中庭、兩護龍前的天井，也能配合祭祀的需要與視覺上的協調，表現開闊寬廣及親切適中的尺度。因此，不論在空間次序或建築美感上，龍山寺都具有可觀之處。

(1) 寺前埕

艋舺龍山寺經歷多次修建，現貌是大正九年王益順匠師將原本僅為一般三川脊的前殿屋頂，改為「斷簷升箭口」形式的歇山重簷屋頂，以壯大正面之高度，凸顯此廟之崇高。前殿兩側的龍虎門亦別出心裁將一般單開間的屋頂，改為三川脊高低錯落、複雜的三開間形式、整個前殿屋脊因此看來巍峨繁麗，頗為壯觀。

鋪地適用的石條，是早期往來台灣與唐山之間運貨用戎克船（明清時的大型帆船）的壓艙物。戎克船自台灣運出米、糖等較重原料，並自唐山運回布疋、花瓶等體積大而輕的生活用品。因為回程時船隻吃水淺，過黑水溝（台灣海峽）時，易遭風浪吹襲翻覆，故須以較重之物壓艙底以穩定船身。這些石料既可以壓艙，上岸後又可以做建材或鋪地材料，一舉數得，實為早期鮮明艱辛拓土的智慧見證。

寺前的牌樓山門採四柱三間，為民國四十七年所見的水泥建築。雖稱不上是古蹟，但式樣尚可觀，門上並有孫科所寫的對聯。

(2) 三用殿前廊

三用屋頂的中間為三川脊，分為三段式，中段脊長約是左右邊段的六倍，比例懸殊，更形強調入口的尊崇；其燕尾翹脊，高聳入雲，上有雙龍護珠等剪黏。簷下

有一對銅鑄的蟠龍柱，係開模製造，柱上並以封神人物圖像裝飾，造型生動渾雄剛健。

入口大門兩側的青斗抱鼓石，雕飾精美，雲龍、夔龍等造形各異，抱鼓石上雕有左持旗球，右持戟磬（意指祁求吉慶）的人物浮雕，為泉州惠安峰前石匠的作品。大門前石柱所刻之對聯「龍舫渡迷津發大慈雲…，山門開覺入歡喜地…」乃康有為所書。大門兩側之石雕人物窗，作工極為細。

(3) 龍虎門

一般民眾進廟皆由龍門進、虎門出，取其入龍喉祇好運、出虎口解厄運之意。出入口處的台階，做成「開卷有益」的卷軸形階梯；牆堵石雕為以水磨沉花工法雕「樵夫繫鞋」、「鷸蚌相爭」等圖像。其上小山牆為仿馬背形式，山頭以洗石子做卷草裝飾，應是日治時期下受西洋建築影響的產物。簷下水車賭的石雕三國人物圖像，從明問延綿至龍虎門，作工精美細緻。

牆面上有透雕的夔龍團爐圖石窗，石窗內雕「爐裡乾坤」，即在夔龍員圍繞而成的爐裡雕有「鳳儀亭」、「送銀燈」、「三娘教子」、「李白醉解番表」等民間戲曲故事圖像。此等「爐裡乾坤」，以小世界展現乾坤大觀，為許多廟宇建築裝飾所喜用。而牆身櫃台角底部的收頭及轉角，也有螭虎咬角及鯉躍龍門等圖案。

(4) 三川殿內部

三川繪有六尊門神，中門繪韋陀和伽藍兩位佛門護法，左右門繪四大天王。中央藻井結構為由三十二枝斗供巧妙結合而成，繁複華麗；次間以台灣少見的計心造斗供工法堆疊出天花，亦頗特出。

樑架上並高懸眾多牌匾，由匾額上的題贈者和年代，即知龍山寺年代久遠、盛名遠播。樑柱上瓜筒、獅座、雀替、垂花、吊籃、員光均精雕細琢。左右牆堵上嵌有「重修台北龍山寺記」、「寄附金芳名」銅牌，內容詳述建廟的歷史淵流與捐獻者。

(5) 中庭

中庭備設置大銅爐一座，爐蓋上有番人扛爐頂。殿前有丹墀，現為祭拜神明之用。石欄杆的柱頭為圓形，此處理係受西方建築影響(因中國建築向無圓形的柱頭)。丹墀前有以剔地起突技法施作的浮雕「雲龍御路」，即以海浪和祥雲襯雲龍翱翔。屋簷下水車堵有精彩的交趾陶，屋頂上亦有色彩繽紛的剪黏裝飾。

(6) 左右護至

中庭兩旁護籠平頂之上做攅尖的盔頂式鐘鼓樓,造型高聳突出:東護室為鐘樓,西護室為鼓樓,以晨鐘暮鼓警醒世人,並為其指引迷津。護室前步廊中簡單的四方型石柱,是遵守與大殿尊卑序位差異之做法。上棟架為不同造形夒龍栱,係對場競技作品。採鏤雕技法的石刻窗中有方勝盤長窗、花鳥瑞獸窗、荷花鷺鷥窗、竹節窗等,可惜「封候」石雕窗有部分破損,無法修復,實為可惜。幸好過水廊的出口牆堵,尚留有名匠洪坤福所做的交趾陶龍虎壁飾。水車堵土的剪黏雖是新作(公元１９９４年),卻是以古法(瓷片)製作,色澤典雅。右護室的功得堂為供奉歷代住持牌位,並祀有福智和尚之塑像。

(7) 大殿

大殿前台階有七級,為全寺級數最多者,以突顯其最尊貴之地位。殿內中間有頂心明鏡,為捲螺造形斗栱,依順時針方向旋轉而成的藻井,韻律感十足,是戰後重建之作。兩側平頂的彩繪天花,均巨大罕見。

殿前有三對簷柱,明間與稍間雕蟠龍柱,次間為花鳥柱、均雕刻考究﹔石柱頂雕有西式荷葉柱頭,為日治時期流行的樣式。而重簷間之細微處,如斗栱、棟架、垂花、吊籃雕刻也毫不馬虎。

殿內主祀救苦救難觀世菩薩,東祀智慧第一文殊菩薩,西祀德性第一普賢菩薩,從祀則是佛的得道弟子十八羅漢,及持金剛杵和斧頭的護法神韋馱尊天菩薩與伽藍菩薩。殿內神龕及木棟架精雕細琢,,且貼上金箔,使得廟內更加金碧輝煌,是全廟華麗之處﹔殿內尚有日治時期艋舺著名雕塑家黃土水之「釋迦出山像」。

(8) 走馬廊

只用於地位尊高之建築,能顯現神格尊貴得走馬廊圍繞大殿。廊牆極厚,全為石面,上部水車堵石雕人物、瓜果、花草,雕工精細,壁面與石柱亦滿是精雕細琢的石雕作品。另外,壁堵上書畫、楹聯、題詩甚多,饒富文學、歷史紀錄與觀賞價值,如在過水廊有一聯曰「浩劫億當年佛法無邊金身不壞,善緣成此日慈光普照寶相垂新」,即言民國三十四年二次大戰末,大殿被美軍炸毀時,觀音金身安然無恙之事。

(9) 後左殿

後殿分中、左、右三部份。左後殿主祀文昌帝君。文昌原是上將、次將、貴相、司命、司中、司祿等六顆星的總稱。元仁宗延祐三年(公元1316年)封梓潼神為「輔元開化文昌司祿宏仁帝君」。梓潼神遂與文昌神合為一神,上掌文運、祿位。舊時士人多崇祀之,以為可保功名。

此殿配祀紫陽夫子,即宋朝朱熹,因曾設學於福建紫陽書室,故死後尊祀之。另又配祀腳踏鰲頭(獨占鰲頭)、足踢北斗(魁星踢斗),一手執筆、一手拿墨斗(元寶)的大魁夫子,也是讀書人的守護神。此殿在考季最為熱鬧,常見有蔥(先天聰明)、芹(後天勤勞)、蘿葡(來福、好采頭)等祭品,祈求文昌帝君庇祐。

(10) 後中殿

殿前之人物石柱「郊遊記趣圖」，雕刻題材少見，一派秀麗風光，遊人栩栩如生。外側兩邊牆堵浮雕「紅毛番吹法螺」之雕刻，亦頗有趣。

中殿主祀媽祖，相傳五代末北宋初福建有一女孩，八歲信佛，替人行道，濟老卹貧，二十八歲逝世，後常顯現神通救濟海難，為閩台濱海諸省的航海守護神，也稱天上聖母，或稱天妃娘娘、天后。早期台灣與唐山間，黑水溝上之航行危險萬分，船上皆供祭媽祖祈求航海平安。

從祀為媽祖之左右護法神千里眼、順風耳；另祀太陽神君，傳說因貌醜，固發強光使人不能直視；也祀面貌嬌美的太陰星君，即人們所喜歡的月亮娘娘。

左邊配祀海神「水仙尊王」、城隍爺及福德正神。「水仙尊王」為航海、貿易業奉祀之神，以大禹為主神，此廟中配祀伍子胥、屈原、李白、王勃四位為合神；城隍爺原為城牆及護城河之神，後轉為陰界之司法神。本尊城隍爺原奉祀於桂林路、西昌街口的水仙宮，日治時期因市區改正被拆而遷移至此；福德正神為村社的守護神，俗稱土地公。早期農業社會，人們為祈清淨、豐收，因此特別敬重土地公。

右邊配祀掌管生男育女的註生娘娘、看管地獄血池與保護婦女生產的池頭夫人，以及十二婆姐，分別管理自註生至抱子之十二項事務，為協助註生娘娘之神明。傳說以前漳泉械鬥之時，某日有漳人來襲，恰為龍山寺池邊之孕婦發現，並示警才免去一場災難，但該孕婦也因而罹難，後艋舺人感恩而祀之。

(11) 後右殿

主祀關聖帝君,為歷史人物神格化的典型。民間崇奉的武聖關公,傳說為三國蜀將關羽,其忠義、感恩的事蹟,於民間不斷傳誦。經過歷代加封,崇奉之風益盛,成為武人和商人之守護神。

左邊配祀三官大帝,俗稱三界公,即天宮、地宮、水官的總稱,是道教最高神明。天官指堯,主賜福;地官指舜,主赦罪:水官指禹,主解厄;三神像通常並立。另祀三國時神醫華陀仙師,因醫術高明救人無數,後人感其恩而祀之。

右邊配祀地藏王菩薩,又稱幽冥教主。地藏王菩薩發願「地獄不空,誓不成佛」,誓要救出所有陷入地獄的眾生。除此之外,也有地藏王掌管十墊閻羅、司人間善惡的說法。