Theo lý lịch di tích và thực tế khảo sát hiện trạng, thì xung quanh khu nhà có đường rào dày bằng đất trình, móng xây đá hộc, có 3 cổng, (1 cổng chính, 2 cổng phụ), bốn phía tường rào đều có lỗ châu mai, thường xuyên có lính canh phòng.
Khảo sát về cách bố trí công năng gốc của di tích, có thể hình dung tổng quan như sau:
- Xung quanh dinh là hàng rào bằng đất trình (dày 0,8 m, cao 2,8 m), làm trên móng xây đá hộc (vẫn còn di tích chân móng phía đông và phía tây của dinh). Ba mặt tường rào phía nam, đông, tây đều có cổng gác 2 tầng (hình thức như tháp canh). Phía bắc có hầm thoát hiểm xây dựng kiên cố bằng bê tông.
- Qua cổng chính trước dinh (phía nam) là sân trước với 2 cầu thang hình cánh cung dẫn lên khu hành lang (đảo tọa phòng), nối với sân trong. (Sân trong cao hơn sân trước khoảng 3m).
- Sân trong (đình viện) kết nối với nhà chính (chính phòng) và 2 dãy nhà ngang (đông sương phòng và tây sương phòng). Mỗi dãy nhà ngang tiếp nối với 1 dãy nhà phụ bằng hệ thống hành lang. Hành lang của 2 nhà phụ kết nối với sân sau và cầu thang lên tầng 2.

• Từ sân trong có bậc lên nhà chính. Nhà chính 2 tầng, thiết kế đối xứng, mỗi tầng cao khoảng 4,2 m. Nền nhà chính, cao hơn sân khoảng 0,9 m. Nhà gồm 3 gian, phía trước là hành lang. Tầng 1, gian giữa là phòng khách, phòng làm việc. Hai gian bên, chia mỗi gian thành phòng trước và phòng sau, là các phòng ở của gia đình họ Hoàng. Tầng 2, gian giữa là phòng thờ, các phòng hai bên là phòng cho con và khách của Hoàng Yến Tchao.
• Hai dãy nhà ngang 2 tầng, mỗi tầng cao hơn 3m, nằm đối xứng hai bên sân trong. Nền hai dãy nhà ngang thấp hơn nền nhà chính và cao hơn sân trong khoảng 0,2 m. Dãy nhà bên trái: tầng 1 là các phòng ở của vợ cả và các con cháu, tầng 2 là phòng ở của khách. Dãy bên phải: tầng 1 là phòng đầu tiên là phòng xử án, phòng bên cạnh là phòng ở của ông Hoàng A Tiển (con trai Hoàng Yến Tchao); tầng 2 là phòng cho các cố vấn của gia tộc họ Hoàng.
• Hai dãy nhà phụ 2 tầng, nằm đối xứng qua nhà chính, thấp hơn dãy nhà ngang. Dãy bên trái: tầng 1 là bếp và 1 phòng giam tù; tầng 2 là các phòng cho gia nhân, người hầu. Dãy bên phải: tầng 1 là kho lương và phòng gác; tầng 2 là là các phòng cho lính ở.

Kiến trúc của dinh là sự kết hợp phong cách Á – Âu và vật liệu xây dựng bản địa. Công trình có bố cục mặt bằng kiểu “tứ hợp viện” (nhà truyền thống Trung Hoa) với kết cấu và kiến trúc kiểu thuộc địa Pháp, đồng thời sử dụng vật liệu xây dựng tại địa phương như gỗ, ngói máng âm dương, gạch chỉ ...
Khảo sát cho thấy, trong hơn 100 năm tồn tại, công trình đã thay đổi ít nhiều về kiến trúc, chi tiết cấu tạo ... nhưng về tổng thể và hình thức kiến trúc vẫn tương đối nguyên vẹn.
Khảo sát đánh giá công trình ở giai
 đoạn ban đầu (từ 1921 đến 1950) qua các ảnh tư liệu, lý lịch di tích ... , có thể thấy các chi tiết kiến trúc về dinh Hoàng A Tưởng như sau:
Ngoại thất:

• Các chi tiết kiến trúc, trang trí ... được làm bằng vữa trát.
• Sân trước bằng phẳng (có thể lát đá, láng xi măng hoặc lát gạch).
• Tường giữa khối cầu thang và các họa tiết lõm trang trí cầu thang trát vữa, màu sẫm (màu đỏ ?), mạch lõm so le, màu sáng cùng màu với tường nhà (màu vàng sáng?).
• Tường kè chân móng, tường xây chèn bên dưới chữ “thọ” trát phẳng, sẫm màu (màu ghi sẫm?)
• Sân trong lát gạch vuông khoảng 30 x 30 cm, kiểu lát so le mạch (chữ “công”).
• Chân móng trát vữa, màu tối (màu ghi sẫm?), mạch lõm hình lục giác, màu sáng cùng màu với tường nhà (màu vàng sáng?).
• Cầu thang, bậc cầu thang và bậc lên nhà chính trát vữa.
• Hành lang nhà chính lát gạch hoa.
• Tường, tường chắn mái, con tiện ... và các họa tiết đắp nổi cùng màu sáng (màu vàng sáng?); chi tiết vòm cuốn trát vữa, sẫm màu (màu đỏ?), mạch lõm hướng tâm vòm cuốn cùng màu với tường (màu vàng sáng?).
• Cửa đi 2 lớp trong kính ngoài pa nô - chớp; cửa sổ trong kính ngoài chớp, màu xanh.

 

-  Sân trước không còn gạch lát.Tường giữa khối cầu thang trát phẳng, không còn mạch lõm so le