Lăng có hai vòng thành hình chữ nhật bao bọc. Vòng ngoài xây bằng đá bazan với phần mũ tường xây bằng gạch vồ, có chu vi 156,5m, cao 2,6m. Cổng chính của lăng được trổ ở mặt thành hướng chính Bắc.
Vòng thành trong xây hoàn toàn bằng gạch vồ, chu vi 70m, cao 2m, mặt Bắc có hai trụ cổng dẫn vào mộ.
Giữa hai cổng của hai lớp tường thành xây một bình phong, mặt trước bình phong trang trí long mã ghép sành sứ (nay không còn dấu tích). Mặt sau tường thành cũng có bình phong trang trí rồng.
Mộ chúa Nguyễn Hoàng được xây bằng gạch vồ và vôi vữa gồm 2 tầng, hình khối chữ nhật. Tầng trên rộng 172cm, dài 248cm,cao 25cm. Tầng dưới rộng 222cm, dài 303cm, cao 30cm.
Trước mộ xây một hương án chân quỳ, cao 90cm, rộng 110cm, dài 214cm.
Ban đầu, lăng mộ chúa Nguyễn Hoàng được lập ở núi Thạch Hàn, huyện Vũ Xương, tỉnh Quảng Trị, về sau mới dời đến vị trí hiện tại.
Trong thời gian quân đội Tây Sơn kiểm soát thành Phú Xuân (Huế), lăng mộ chúa Nguyễn Hoàng cùng lăng mộ các chúa Nguyễn khác đã bị hủy hoại. Đền đầu triều Nguyễn lăng mộ mới được xây dựng lại. Gần đây lăng đã được trùng tu và có hiện trạng như ngày nay.
Trong lịch sử Việt Nam, chúa Nguyễn Hoàng là người tiên phong trong việc mở rộng bờ cõi đất nước xuống phía Nam, mở đầu cho việc hùng cứ phương nam của 9 chúa Nguyễn, tạo tiền đề cho việc thành lập vương triều nhà Nguyễn.
