陈氏书院坐北朝南，主体建筑面宽、纵深均为80米，平面呈正方形，为中国“三进三路九堂两厢杪”院落式布局，由9座厅堂、6个院落、10座厢房和长廊巷组成，建筑面积达8000平方米。院东新辟有1.7万多平方米的绿化广场。其整体结构布局严谨、虚实相间，厅堂轩昂，庭院宽敞幽雅。
中进大厅聚贤堂为书院建筑的中心，是当年族人举行春秋祭祀或议事聚会的地方。堂宇轩昂，庭院宽敞。梁架雕镂精细，堂中横列的巨大屏风，玲珑剔透，为木刻精品。屋顶上的陶塑瓦脊长27米，全高4.2米，是清代广东石湾陶塑商号文如璧的作品。堂前有白石露台，石雕栏杆嵌以铁铸的花卉等图幅。堂宽五间，27米，进深五间，16.70米。用柁墩抬梁，设斗拱，21架6住出前后廊，属通堂木框架。后金柱正中三间装有12扇双面镂雕屏门挡中，两侧装设花罩。堂前有月台，石雕栏杆及望柱均以岭南佳果为装饰，镶嵌铁铸通花栏板，色调对比鲜明，装饰华美，突出了聚贤堂的中心地位。
中进东西厅面宽三间，14.05米，进深五间，16.70米。用柁墩抬梁，设 斗拱，21架6柱山墙承檩，出前后廊。后金柱正间装设4扇双面镂雕隔扇，后金柱次间和厅前后设通花隔扇。后进大厅三间是安设陈氏祖先牌位及族人祭祀的厅堂。大厅面宽五间，27米，进深五间，16.40米。用瓜柱抬梁，21架5柱后墙承重，前出卷棚式廊。厅后老檐柱之间装有5米高达7米多的木镂雕龛罩。
东西厅面宽三间，14.05米，进深五间，16.40米。用瓜柱抬梁，21架5柱山墙承檩，前出卷棚廊。厅门为14扇通花隔扇。厅后亦装设木雕龛罩，但规模比大厅略小。东西斋和厢房略为低矮，是当年书院教学读书的主要用房。东西斋为单间，人字形封火山墙承檩。斋内用花楣、隔扇和落地花罩组合装饰。后窗采用套色蚀花玻璃窗，斋前有一小天井，显得室内外格外清朗。