Mafra ordena-se em torno de dois retângulos articulados: o principal integra-se na vila e compreende a igreja, o palácio, dois claustros, o refeitório e outras dependências. O secundário está virado para a Tapada e articula as celas conventuais, as oficinas e a Casa da Livraria.
A frontaria é marcada pela dicotomia entre palácio e igreja, convergindo as duas alas na axial Sala das Bênçãos. A igreja ergue-se no centro da fachada, delimitada por duas altas e esbeltas torres sineiras de cobertura bolbosa e linhas sinuosas. O seu acesso é feito por imponente escadaria e por diversas rampas. A fachada do templo dispõe-se em dois majestosos andares, coroados por poderoso frontão triangular. O andar térreo afirma uma galilé de três portais, enquanto o piso superior é marcado por diversas janelas de frontão curvo e triangular. Estas aberturas são ladeadas por estátuas inseridas em nichos, ritmadas por altas colunas jónicas em mármore branco. A estatuária da entrada foi realizada por artistas italianos setecentistas, dos quais se podem destacar Monaldi, Baratta e Battista Maini.
Para cada um dos lados da igreja estendem-se os corpos retangulares e tripartidos do palácio, terminando nos ângulos por dois torreões de cobertura bolbosa, inspirados na antiga Casa da Índia do Terreiro do Paço lisboeta, destruída no terramoto de 1755.
O interior da igreja é grandioso e equilibrado, dividido em três naves e seis capelas laterais comunicantes, com transepto bem saliente. Harmoniosamente decorada, nela se pode observar um jogo colorido de mármores italianos e portugueses, em articulação com a pedra do monumento.
A igreja é bem iluminada, sendo magistral a cúpula que se ergue no cruzeiro do transepto. Elevado pelo alto tambor, o zimbório forma uma cúpula perfeita rasgada por amplas janelas. Também a capela-mor e as colaterais são profusamente iluminadas, realçando o encanto dos seus mármores policromos. De grandes dimensões, o altar-mor apresenta uma enorme tela pintada, encimada por um Cristo crucificado.
No topo da entrada situa-se a galeria real, local onde a família real assistia ao ofício divino e onde se situam as três janelas da Sala da Bênção.
O cenóbio possui diversas dependências que integram o museu do Palácio Nacional de Mafra, enquanto outras foram reconvertidas para acolherem a Escola Prática de Infantaria. Nestas áreas destacam-se algumas dependências pela sua qualidade artística.
Na ala sul, a Casa do Capítulo, verdadeira joia da arquitetura barroca, é uma sala elíptica, de cantaria branca, azul e vermelha, e teto apainelado. Curiosa e surpreendente é toda a área conventual, memória da vivência monástica da comunidade dos ascetas frades arrábidos.
Entre as inúmeras dependências, o realce vai para a Casa da Livraria, obra de excecional qualidade executada por Manuel Caetano de Sousa entre 1771 e 1794. Equilíbrio, monumentalidade e clareza são alguns dos atributos desta imensa biblioteca rocaille, reunindo nos seus dois andares de estantes alguns dos mais notáveis livros impressos.