陈家祠堂是岭南历代建筑艺术的典型代表，其建筑风格具有鲜明的广东特色。陈家祠堂坐北朝南，深三进，广五间，占地15000多平方米。整个建筑结构布局严谨，前后、左右对称，虚实相间，层次丰富。长廊、青云巷穿插在庭院园林之中，四通八达，使得整个建筑形成各自独立而又相互联系的整体。
陈家祠的建筑结构可分为三轴、三进，每进之间既有庭院相隔，又利用廊、庑巧妙连接，共有9座厅堂、10座厢房与6个院落。首进正门厅，面阔五间27米，进深三间12.75米。硬山式屋顶，除了两端有封火山墙外，左右次间与梢间之间屋面各筑起一道封火山墙。左右两梢间的正脊比明次间略低，形成中央高、两侧低的屋脊轮廓线。正门的建筑外观具有显著的岭南清代祠堂建筑特色：青砖石墙裙；石檐柱；大门两侧各立一只大石鼓；大门建筑的两梢间各有一个高起的石台，这是古代门塾的遗制。
陈家祠堂的砖雕、木雕和陶塑等装饰艺术也具有独特之处。陈家祠的砖雕装饰丰富多样，图案精美，如大门两侧各立一只大石鼓，石鼓精雕细琢，饰有日月神、八仙和多子多福等题材的高浮雕图案。此外，陈家祠的木雕和陶塑也十分精美，如陶塑装饰在建筑上是首次发现，填补了广东陶塑建筑的空白。