Trải qua các cuộc chiến tranh, cung Diên Thọ hầu như vẫn còn nguyên vẹn, được coi là hệ thống kiến trúc cung điện quy mô nhất còn lại tại Cố đô Huế.
Nằm ở phía tây Tử Cấm Thành Huế, cung Diên Thọ là một hệ thống kiến trúc cung điện được sử dụng làm nơi ở của các Hoàng thái hậu hoặc Thái hoàng thái hậu triều Nguyễn.
Cung điện được xây dựng vào tháng 4/1804 để làm nơi sinh sống của bà Hiếu Khang hoàng hậu, mẹ vua Gia Long. Cung điện tiếp tục được các đời vua sau như Minh Mạng, Tự Đức, Thành Thái, Khải Định cho đại tu, sửa chữa để phục vụ cho nhiều vị Hoàng thái hậu triều Nguyễn.
Sau khi nhà Nguyễn sụp đổ vào năm 1945, dù nhiều công trình trong Đại Nội bị tàn phá nặng nề hoặc biến mất trong chiến tranh nhưng toàn bộ khuôn viên cung Diên Thọ hầu như vẫn còn nguyên vẹn. Đây được coi là hệ thống kiến trúc cung điện quy mô nhất còn lại tại Cố đô Huế.
Trải qua nhiều lần tu sửa, cung Diên Thọ ngày nay rộng khoảng 17.500m2, có khoảng 20 công trình kiến trúc lớn nhỏ lớn nhau.
Khuôn viên của cung Diên Thọ được giới hạn bằng bức tường gạch cao trên 2m, trổ bốn cửa theo bốn hướng, Bắc là cửa Diễn Trạch, Tây là cửa Địch Tường, Đông là cửa Thiện Khánh, Nam là cửa Thọ Chỉ. Trong bốn cửa này, cửa Thọ Chỉ và cửa Thiện Khánh là hai cửa quan trọng nhất.
Phía Bắc cửa Thọ Chỉ có một bức bình phong rất dài bằng gạch. Phía Nam cửa Diễn Trạch cũng có bức bình phong. Bình phong tiền và hậu cung Diên Thọ vừa có tác dụng ngăn tà khí theo quan niệm phong thủy, vừa tạo nên sự uy nghiêm chốn hoàng cung.
Công trình trung tâm của cung Diên Thọ là tòa Diên Thọ chính điện, xây bằng gạch và gỗ sơn đen. Chính điện xây hình chữ nhật, rộng 27,5m, dài 34,7m, diện tích gần 960m². Nền điện cao 1 thước 4 tấc (khoảng 56 cm), thềm trước điện có 3 bậc đá xanh, thềm sau điện hai bên có 2 bậc đá xanh.
Điện là tòa nhà kép kiểu “trùng thiềm điệp ốc” rất đồ sộ, tiền điện bảy gian hai chái nối với chính điện năm gian hai chái kép bằng bộ vì “vỏ cua” chạm trổ tinh xảo và hai hiên trước sau. Hiên trước rộng 2m, hiên sau rộng 4,5m.
Mái Diên Thọ chính điện có hai tầng, lợp ngói lưu ly vàng. Nóc mái và đầu đao trang trí hình chim phượng – tượng trưng cho địa vị của phụ nữ hoàng tộc Nguyễn.
Giữa hai tầng mái là cổ diêm, được trang trí các ô hộc khảm tranh bằng sành sứ rất sinh động.
Tòa Diên Thọ chính điện được chống đỡ bằng hệ thống cột gỗ và vì kèo tiền doanh làm theo kiểu chồng rường giả thủ, chạm trổ tỉ mỉ, thanh nhã.
Ba gian giữa tòa điện đặt bục gỗ, kê bàn ghế làm nơi Hoàng thái hậu tiếp khách.
Hai gian hai bên được ngăn riêng thành buồng kín làm nơi ăn ở của Hoàng thái hậu.
Mặt trước công trình lắp cửa kính, lối xây dựng du nhập từ phương Tây.
Nội thất điện còn lưu giữ được nhiều hiện vật quý, đặc biệt là bức hoành phi “Diên Thọ cung” làm năm 1916 và tám bức tranh gương cổ.
Một bộ bàn ghế dát vàng trong điện.
Các họa tiết chạm khắc gỗ tinh xảo trên bộ vì kèo.
Nằm ở phía Đông của Diên Thọ chính điện là tạ Trường Du, một nhà thủy tạ được dựng vào năm 1849 trong lần đại tu cung Gia Thọ, chuẩn bị cho lễ Tứ tuần đại khánh tiết của Hoàng thái hậu Từ Dụ.
Tạ dựng trên hồ nước hình chữ nhật, mặt bằng kiến trúc bằng nửa diện tích mặt hồ, nằm sát bờ Bắc của hồ quay mặt về hướng Nam. Đây là một trong bốn nhà tạ cổ xưa còn lại của kinh thành Huế.
Phía Tây Bắc của Hiên tây Diên Thọ chính điện có Khương Ninh Các, được xây dựng vào năm 1830 đời vua Minh Mạng. Đây là một công trình kiến trúc hai tầng bằng gỗ nằm trong một khuôn viên độc lập, được ngăn cách với bên ngoài bằng vòng tường khép kín.
Tầng dưới của Khương Ninh Các là nơi ăn ở, sinh hoạt của các bà phi tần lớn tuổi đã quy y hoặc xuất gia tu Phật. Tầng trên là nơi thờ cúng các vị Phật, Thánh Thần nhằm phục vụ nhu cầu tín ngưỡng của các bà Hoàng thái hậu.
Nằm ở phía Tây Nam Diên Thọ chính điện, Lầu Tịnh Minh được xây vào năm 1927 đời vua Bảo Đại, trên nền của Thông Minh đường – một trong số các nhà hát tuồng được triều Nguyễn dựng trong Đại Nội.
Đây là một tòa lầu xây theo kiến trúc hiện đại phương Tây, dành cho bà Từ Cung, mẹ nhà vua, sinh sống. Năm 1950, tòa lầu được mở rộng quy mô để làm nơi sinh hoạt tạm thời cho Bảo Đại. Ngày nay, tòa nhà là văn phòng Trung tâm phối hợp Nghiên cứu đào tạo và Bảo tồn di tích Huế.
Đối xứng với lầu Tịnh Minh qua sân trước chính điện cung Diên Thọ là nhà Tả Trà. Tòa nhà này có ba gian hai chái xây bằng gạch và gỗ, được cải tạo bê tông vào năm 1927. Nhà Tả Trà từng bị bom đạn phá hủy năm 1968, từ năm 2011 được phục hồi nguyên trạng.
Vào thời Nguyễn, nhà Tả Trà là nơi những ai vào yết kiến Hoàng thái hậu ngồi chờ trước khi được bà tiếp đón. Ngày nay khu nhà này là một phòng trưng bày cổ vật.
Hiện vật đáng chú ý nhất ở nơi đây là chiếc xe kéo của mẹ vua Thành Thái. Đây là hiện vật được đấu giá thành công của tỉnh Thừa Thiên – Huế tại Chateau de Cheverny (Pháp) vào tháng 6/2014. Để sở hữu chiếc xe, tỉnh Thừa Thiên – Huế đã bỏ ra 55.800 Euro (khoảng 1,5 tỉ đồng).
Một hiện vật đặc sắc khác là chiếc kiệu cổ của Hoàng thái hậu Từ Cung (1890 – 1980, vợ Vua Khải Định, mẹ Vua Bảo Đại).
Nằm ở phía Bắc sân sau cung Diên Thọ còn có điện Thọ Ninh. Tòa nhà này gồm ba gian hai chái là nơi sinh hoạt của Hoàng Thái hậu thứ hai.
Các công trình trong cung Diên Thọ được nối thông với nhau bằng hệ thống hành lang, thường là trường lang hoặc hồi lang (hành lang vòng), lợp ngói lưu ly xanh.
Trong khuôn viên cung còn có bốn chiếc giếng trong tổng số 13 giếng cổ còn tồn tại ở Đại Nội. Trong số này có ba giếng vuông và một giếng tròn.
Cung Diên Thọ cũng là nơi lưu giữ nhiều cây cổ thụ vào loại quý nhất của Đại Nội. Điều này càng làm tôn thêm giá trị cảnh quan của cung.
Năm 1993, cung Diên Thọ được đưa vào danh mục 16 di tích thuộc quần thể di tích Cố đô Huế được công nhận là Di sản văn hóa thế giới của UNESCO.