Chùa Song Tử Tây được xây dựng theo lối kiến trúc truyền thống với kết cấu một gian, hai chái, mái cong vút. Chùa có tam điện, điện thờ và ban thờ các anh hùng liệt sĩ.
Thầy chủ trị tụng kinh giữa chánh điện chùa Song Tử Tây. “Chùa là nơi lui tới thường xuyên của quân, dân đang sinh sống làm việc trên đảo, ngoài ra, ngư dân khi vào các âu tàu cũng thường ghé qua thắp hương cầu nguyện”, thầy chủ trì chùa cho biết.
