พระอุโบสถคล้ายกับเก๋งจีน แถมหน้าบันยังมีรูปพระอ้วนคล้ายพระปู้ไต้โดยหน้าบันชั้นลด ไม่มีช่อฟ้า ใบระกา หางหงส์ โครงสร้างพระอุโบสถครื่องไม้[3] มีภาพจิตรกรรมฝาผนัง มีเรื่องราวสามก๊ก เขียนด้วยหมึกจีนสีดำ สันนิษฐานว่าเป็นช่างที่วาดฝีมือเดียวกับวัดราชโอรส พระประธานคือ หลวงพ่อสร้อยสุวรรณรัตน์ พระพุทธรูปปางมารวิชัย ที่ด้านหลังองค์พระ ปรากฏแผ่นศิลาจารึกของพระประเสริฐวานิช ข้อความจารึกด้วยอักษรจีนตามแนวตั้งจำนวน 1 บรรทัด และอักษรไทยสมัยรัตนโกสินทร์ 21 บรรทัด[4]รอบพระอุโบสถเป็นเสมาเดี่ยวทำจากหินทรายแดง

พระวิหารของด้านข้างพระอุโบสถมีพระพุทธรูปประทับ 9 องค์ พระประธานชื่อ หลวงพ่อท้าวสุวรรณ สร้างจากศิลาทรายสีแดงสมัยอู่ทอง พระพักตร์สี่เหลี่ยมพระหนุเป็นลอน เส้นพระศกเม็ดละเอียดและเปลวรัศมี เป็นเปลวแบบสุโขทัยปางสมาธิ วิหารเป็นทรงโบราณแต่ปฏิสังขรณ์ใหม่ หน้าบัน เป็นลวดลายปูนปั้นประดับกระเบื้อง

ภายในวัดประเสริฐสุทธาวาสยังมีพิพิธภัณฑ์ท้องถิ่นเขตราษฎร์บูรณะ