中国古代建筑以其独特的结构体系、优美的艺术造型和丰富多彩的艺术装饰而成为人类历史文化遗产的重要组成部分，在世界建筑史和文化艺术史上占有重要地位。人们在认识建筑艺术中强调它是凝固的音乐。卦山天宁寺现存建筑以明清两代为主，殿、阁、楼、堂、亭、塔、廊、台种种，是我国古建筑时代后期成熟阶段的作品。卦山天宁寺建筑也不例外，它不仅是在立体形象上，并且在平面布局上也充分展示了丰富的音乐感，甚至更像是一曲完整的凝固的交响乐。
德国哲学家谢林把建筑称做“凝固的音乐”。黑格尔说：“音乐和建筑最相近，因为像建筑一样，音乐把它的创造放在比例和结构上。”而卦山天宁寺的建筑恰如其分地体现了这个论点。高低错落、宽窄缓急，抑扬顿挫，曲折萦回，从它的均衡、对称、布局等各种形式体验它的美感。使人感觉到音乐的连续性、动力性和整体性，从中体验到音乐的一种美感。
天宁寺地处卦山怀抱之中，坐北向南（“镇坎向离”）。寺依山势而建，三进院落梯次升高。前院小巧别致，富丽堂皇；中院宽阔开朗，肃穆庄严；后院高峻险要，雄伟壮观。游人身临其境，步步登高而毫无重复雷同之感，“读”来好似一部动人的长篇巨著，“听”来又酷像一组悦耳的交响乐曲。层层铺垫，节节深入，跌宕起伏，节奏分明。天宁寺在建筑选址上也独具匠心。首先，游客在山下数公里之外就已从浓荫翠绿的密林中看到若隐若现的楼堂殿阁，宛若仙境。可是当你步入参天古柏林中，反而失其所在。这是中国传统造园艺术所推崇的“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”的手法。
著名古建筑史学家张驭寰在谈到佛寺位置的选择时举例说：“交城万卦山天宁寺，雄踞于山腰，除可俯视县城风景外，还可遥望汾西大平原和太行山北麓山势。”（《中华古建筑·山西佛寺初析》）天宁寺扩建选址规划者是唐贞元时的道融禅师，据《唐华严三会普光明殿功德碑》记载：“观夫七处九会之楼台，六峰六天之塔庙，如瓶沙之苑囿，类须达之园林。……南瞻花县，则栉比闬闳（hàn hóng）；北睨晋山，乃合沓松石。此皆禅师恣（zì）心目之所精选也。”
天宁寺中轴线上的建筑物依次为石牌楼、六十六台阶、山门殿、千佛阁、大雄宝殿、毗卢阁。左右两侧的建筑则前院为东、西厢房；中院为钟鼓楼，东、西配殿和东、西朵殿；后院为东、西月门和东西跨院。这是明清时期天宁寺的格局。
明代以前，天宁寺的格局略有不同，其山门的位置在今千佛阁。当时中轴线建筑石牌楼和六十六台阶尚未创建。中轴线上的建筑依次为南殿（山门殿，今千佛阁）、大雄宝殿、毗卢阁、普光明殿，亦为三进院落。即现在之中院原为前院，现在之后院原为中院，而在毗卢阁后（今寺围墙外）还有一层院落，其建筑是唐代所建的普光明殿（今存遗址）。该殿原紧贴山崖而建，由于不断遭到泥石冲击和山崖崩塌而倒毁，其遗址也因山体前移而大半被掩埋。新中国成立初期的20世纪50年代，遗址边缘尚有唐华严经塔屹立，而两通唐碑早在清代就被埋入地下了。
山门重建于清道光二十七年（1847年），布瓦悬山顶，面宽七间。利用梯次地形的变化，把台基做得很高，充分衬托出山门雄伟高大的形象。横向隔墙将山门殿分为内外两部分，内檐左右分列“密迹金刚”彩塑，威武勇猛。明代神怪小说《封神演义》又将这二人称为“哼、哈”二将，哼将名郑伦，哈将为陈奇，神通广大，后来被姜子牙封为佛教寺院的守护神。
山门殿的外檐正对六十六级台阶的位置，悬挂有北宋著名书画家米芾手迹“第一山”横匾，运笔俊迈，有“风樯阵马、沉着痛快”的美誉。
千佛阁位于前、中院之间，是天宁寺的一座重要古建筑。千佛阁创建于明正德八年（1513年）左右，清代多经重修，1992年落架大修。其阁选址在梯次地形边缘，南面阁基直接坐在梯次地形的挡土墙上，再在档土墙面加筑檐廊，使千佛阁的南立面成为二层楼阁式。这种做法，既改善了挡土墙平面单调的格局，又美化了建筑物本身，是我国古代建筑中巧妙利用地形变化而设计的成功范例。
千佛阁创建时称为“南殿”，亦即山门殿，左右分列钟鼓楼，而明间并未开门，要进寺须走钟鼓楼以外的“开觉”“渡迷”二门。天宁寺中轴线无正门的状况，到明嘉靖四年（1552年）即千佛阁建成十多年后才得到纠正，即在明间位置开辟了较为局促的“云龙风虎（古代兵阵名）”洞，真正实现“三门”的配置。这一善举是在当年创建千佛阁的修造者维那常愉主持下进行的，由能工巧匠杨宁完成。
中院宽阔开朗，正面月台高大，上建大雄宝殿，是天宁寺的中心建筑。大殿面阔五间，九檩八椽，悬山顶，绿琉璃瓦剪边。前有整体石廊柱，高大粗壮，是明代大修重建时增设的，充分体现了我国北方古建筑粗犷坚实的风格。其柱础以文殊、普贤、观音三大菩萨的坐骑青狮、白象、朝天吼为造型，生气活现，两边对称配置，石作精细，极为罕见。
大殿内供三身佛，中为毗卢遮那佛，即“法身”；西为释迦牟尼佛，即“应身”；东为卢舍那佛，即“报身”。三佛重塑于明永乐五年（1407年），佛身金妆。大雄宝殿重建于明宣德、正统年间，清嘉庆九年（1804年）再次重建，仍保持了明代建筑特征。
大雄宝殿东西两边各有朵殿三间，东为关帝殿，西为观音殿，建于清乾隆年间。宽阔的中院里，共有三株参天古柏，西面一株尤为粗壮，传为唐代僧人所植。
大雄宝殿背后由于地形突兀高耸，与后院的间隔十分狭窄，因而在构筑两院之间的阶梯上造成困难。但是，设计者采用三台九曲十八折式的巧妙手法，非常成功地解决了这个难题，游人在不知不觉中登上高峻的后院而毫无惧险、劳累之感。
康熙四十七年（1708年），交城知县洪璟（字昆霞，安徽歙县人）重建天宁寺毗卢阁，之后又在卦山卧龙岗创建卦山书院。
毗卢阁是俯瞰全寺的最高建筑物，二层楼阁，重檐歇山顶。下层四面廊柱，上层四面围廊，阁顶屋面蛟龙吻高达2米。内檐金柱柱础为唐代原物，称为覆盆式莲瓣柱础。1938年2月26日，日本侵略军曾扫荡卦山，纵火焚烧此阁，所幸未得蔓延，只烧毁槅扇数爿。毗卢阁下层阁内原空置，1982年，山西省古建筑保护研究所拨款从本县梵庵废寺迁入明代大型佛龛及木雕佛像、胁侍5尊，安置于阁内。1986年挑顶大修，并清除“文化大革命”标语，重新彩画油饰。
天宁寺布局设计的节奏感，匠心独具。从山重水复的林荫道路间突现高耸的六十六级台阶和高大宏伟的山门，再由小巧别致的前院穿行“云龙风虎”洞，进入豁然开朗的中院。面对高踞月台之上的大雄宝殿，其庄严肃穆之感油然而生；而中、后院之间的联系又采用曲折迂回的手法，使人游兴不减；后院高耸的毗卢阁，为全篇“乐章”的高潮，激发起人们“更上一层楼”的渴求。这种有序曲、有主题、有过渡、有高潮的巨作，颇似一部动人的交响曲。