พระที่นั่งอมรินทรวินิจฉัยมไหยสูรยพิมานมีลักษณะเป็นสถาปัตยกรรมไทยยกพื้นเล็กน้อยกว้าง 21 เมตรยาว 31.50 เมตร หลังคามุงกระเบื้องเคลือบประดับช่อฟ้า ใบระกา หางหงส์ หน้าบันจำหลักรูปพระอินทร์ ด้านหน้ามีพระทวารใหญ่เปิดออกสู่ท้องพระโรงด้านหน้า 3 บาน ด้านข้างมีพระบัญชรด้านละ 7 พระบัญชร และมีพระทวารออกสู่ด้านข้างอีกด้านละ 2 บาน