Chùa Keo ngoài việc thờ Phật còn thờ Thánh. (Tiền phật hậu Thánh) vị Thánh được thờ ở đây là Dương Không Lộ, là một nhà sư thời Lý có trình độ hiểu biết sâu sắc về Phật học, qua sự tích còn cho chúng ta thấy ông là người có những hoạt động thực tiễn trong đời sống xã hội. Vị thánh được thờ ở đây là một vị tổ sư, nhưng cũng được thờ như một vị Thành Hoàng làng. Nên điều khác biệt trong kiến trúc Chùa Keo trước tòa Đền Thánh có thêm một tòa Giá Roi. Trước hết ngay tên gọi của nó “Giá roi” - cũng không thấy trong bất cứ sách Phật cũng như trong các chùa chiền ở Việt Nam. Theo những cụ già ở Chùa Keo cho biết Giá roi là căn nhà mà xưa dùng làm nơi xử kiện, phạt vạ, bổ bán công điền, công thố của làng Dũng Nhuệ (Keo). Với chức năng đó, rõ ràng Chùa Keo là một trung tâm hành chính của thôn xã cổ. Mãi cho đến thế kỷ XIX, người làng Keo mới xây dựng đình làng, đối với làng Keo vai trò của ngôi chùa trong đời sống tình cảm của người làng Keo cho đến tận bây giờ vẫn còn sâu nặng hơn hẳn ngôi đình nên chùa Keo vốn xưa kia không có sư trụ trì mà dân làng cử một số người đèn nhang và trông coi khu di tích; chỉ sau cách mạng tháng 8 năm 1945 mới có sư trụ chì tại chùa.
          Chùa Keo là công trình kiến trúc có quy mô to lớn và bố cục rất chặt chẽ. Chùa Keo với hơn một trăm gian lớn nhỏ khác nhau lại được bố trí thành một khối kiến trúc đăng đối và chặt chẽ. Toàn bộ kiến trúc chính được bố trí theo trục dọc. Tam quan ngoại, hồ nước lớn, đến tam quan nội, đến Chùa phật đến Đền thánh và cuối cùng là Gác chuông. Các kiến trúc được đối xứng qua trục dọc đó là hai dãy hành lang Đông và Tây, phía sau của hai dãy hành lang là hai hồ nước lớn phía Đông và phía Tây.

          Chùa Keo với số lượng nhiều tòa nhà, với nhiều gian nhà, song kiến trúc Chùa Keo vẫn không cho ta một cảm giác tẻ nhạt và đơn điệu. Bởi lẽ những người thợ xây dựng ở đây là những bậc thầy trong việc sử dụng tỷ lệ, kích thước, độ cao của các công trình. Tất cả các căn nhà trong cụm kiến trúc chính thoạt nhìn có vẻ như giống nhau về kích cỡ nhưng thực ra không căn nhà nào giống căn nhà nào. Chúng được xây dựng theo một nhịp điệu “mở ra, thu lại, rồi lại mở ra”, nhịp điệu thay đổi ấy không gây cảm giác nhàm chán và khơi dậy một khao khát đòi hỏi tìm tòi. Ngay cả hai dãy hành lang Đông và Tây làm đối xứng và thiết kế giống nhau, mỗi bên có 33 gian nhà, tổng số chiều dài các gian cộng lại là 91m, nhưng kích thước của mỗi gian không giống nhau: gian bé nhất 1,65m, gian rộng nhất 3,25m, còn lại các gian có kích thước từ 2,40m đến 3,15m, trong đó những gian 2,70m có 10 gian; 2,80m có 10 gian).
          Những người thợ xây dựng Chùa Keo không chỉ giỏi về việc xử lý khối hình, mà còn tài khéo ở chỗ tạo ra độ dãn cách hợp lý giữa các công trình. Khoảng cách giữa các công trình kể từ tam quan ngoại đến gác chuông không hề giống nhau. Sự không giống nhau này nhằm tạo một nhịp điệu kiến trúc khác, nhịp điệu “chống mỏi” bằng cách thu ngắn dần. Ví dụ từ tam quan ngoại đến tam quan nội dài 42m (theo đường chim bay), tam quan nội đến khu Chùa phật dài 29,5m. Từ tòa Tam Bảo đến tòa Giá Roi dài 7m, từ tòa Thượng Điện đến Gác chuông dài 2m.
          Mặt bằng các công trình kiến trúc của Chùa Keo có nhiều cấp độ cao thấp khác nhau, lúc lên lúc xuống “bồng bềnh y như trong cõi Phật”. Khu Chùa Phật được cấu trúc nền ba lớp cao dần từ ngoài vào trong: Chùa ông Hộ, tòa ống muống và cao nhất là tòa Tam Bảo. Từ đây chiều cao đột ngột hạ xuống cho tới nền sân để rồi tiếp đến công trình thứ hai là khu Đền thánh.
          Đi hết nền sân là đến tòa Giá roi (tòa phía trước Đền thánh), mặt bằng lại được nâng lên 0,3m. Sau tòa Giá Roi nhịp điệu ba cấp lại được lặp lại cao dần từ tòa Gia Roi, tòa Thiêu hương, tòa Phụ Quốc và cao nhất là tòa Thượng Điện. Từ đây chiều cao lại hạ xuống bằng mặt sân, rồi lại lên cao nền của tòa Gác Chuông.
          Mỗi cụm kiến trúc của Chùa Keo có chiều cao và chiều rộng mái khác nhau. Độ cao mái của cụm kiến trúc chùa cao hơn tòa Giá roi và Đền thánh. Bộ mái cao nhất là Gác Chuông, bộ mái thấp nhất là hai dãy hành lang Đông, Tây. Nên nếu nhìn từ trên, độ cao mái của các công trình, cùng độ xòe rộng cao thấp khác nhau của các bộ mái đã nhiều người liên tưởng trông như hình ảnh của một “lớp sóng cồn”.
          “Chùa Keo là một phức hợp kiến trúc đa dạng nhất trong tất cả các kiến trúc Phật giáo Việt Nam” và là một không gian kiến trúc hòa nhập với môi trường. Nghệ thuật sử dụng cây xanh trang trí cho không gian ngoại thất ở Chùa Keo cũng được người xưa lưu ý một cách đặc biệt khoa học, ở nơi nào được trồng cây to, nơi nào được điểm xuyết bằng những vườn hoa, hồ nước, tất cả đều góp phần làm cho công trình không gò bó, khô cằn. Nếu hai bên cạnh tòa ống muống của chùa Phụ Quốc nơi đây thiết kế hai vườn hoa cây cảnh xanh thắm sắc màu của lá, rực rỡ vàng, đỏ, trắng của hoa; thì hai bên tòa ống muống của Đền thánh lại xây hai bể nước để lấy ánh sáng mặt trời phản quang vào Đền thánh, muốn vậy hệ thống ván bưng của hai cạnh tòa ống muống này lại thiết kế thành hệ thống cửa thông phong để ánh sáng ấy không chỉ hắt lên toàn bộ khu đền mà còn hắt vào trong đền tạo thành những sắc màu huyền ảo thật là kì diệu.
          Với những gỗ, gạch lát, tường xây dựng bằng ván bưng, mái ngói mũi hài; cùng với việc sử dụng hệ thống hồ ba mặt của Chùa (phía trước hồ Nam, và hồ phía Đông, phía Tây) không chỉ gây cảm giác tôn chiều cao của công trình và tạo cho công trình một vẻ huyền ảo, được soi bóng xuống hồ nước, và còn có chức năng điều chỉnh về khí hậu, thoáng mát dễ chịu về mùa hè, ấm áp về mùa đông. “Việc xử lý môi trường không gian kiến trúc Chùa Keo đã được các nhà kiến trúc hiện đại coi như là một mẫu mực có tính truyền thống và tính thực dụng cho kiến trúc hiện đại”

          Chùa Keo là một công trình kiến trúc nghệ thuật khá độc đáo và tiêu biểu cho kiến trúc thời hậu Lê; một kiến trúc được xây dựng hoàn toàn bằng gỗ lim và có những đặc trưng cơ bản khác với một số công trình kiến trúc Chùa chiền khác.
          Đặc trưng về bộ mái: Kết cấu “tầu đao lá mái” là kết cấu mang nhiều tính truyền thống của kiến trúc gỗ cổ truyền Việt Nam được thể hiện ở chùa Keo. Hầu hết các tòa đều có kết cấu mái theo kiểu này trừ bộ mái tòa Giá roi được làm theo kiểu “hồi diêm mái chảy”.
          Đặc trưng về các bộ vì kèo của các công trình kiến trúc chùa Keo chủ yếu là kiến trúc kiểu “chồng rường bẩy hiên” và hệ thống bẩy vuông góc với thân cột. Có những công trình kiến trúc như chùa Tây Phương cũng có kiểu thức kiến trúc này nhưng chỉ có ở chùa Keo mới dùng các con sơn chống bẩy để hỗ trợ cho các bẩy hiên gồm các con sơn nội và các con sơn ngoại, đồng thời dùng các con sơn này để thể hiện các đề tài chạm khắc.
          Trong các công trình kiến trúc ở chùa Keo Thái Bình, có một kiến trúc độc đáo là Gác chuông Chùa Keo. Có quy mô to lớn, Gác chuông được làm theo kiểu chồng diêm cổ các nhưng có 3 tầng (12 mái) và là một công trình kiến trúc được làm hoàn toàn bằng gỗ (một số Gác chuông của các chùa cổ khác ở khu vực Đồng bằng Bắc Bộ chỉ làm 2 tầng 8 mái).
          Chùa Keo là một công trình kiến trúc có nhiều mảng chạm khắc nghệ thuật điển hình của thời Lê. Đặc trưng trong điêu khắc của chùa Keo; điều nổi bật trong trang trí kiến trúc chùa Keo đồng thời cũng là nét độc đáo riêng biệt của chùa Keo chính là các con sơn ở tòa Giá roi, tòa Thiêu hương, tòa Phụ Quốc và tòa Thượng điện. Với số lượng 86 các con sơn nội và con sơn ngoại ở khu vực thờ thánh này đã cho thấy sự khác biệt giữa hai khung kiến trúc Phật và Thánh. Các con sơn ở đây phần lớn được chạm hai mặt, có con sơn ba mặt, có con sơn bốn mặt (chạm khắc một con rồng cuốn quanh con sơn); mỗi mặt được chạm khắc các hình khác nhau. Đề tài trang trí trên các con sơn ngoại chủ yếu là hình rồng các kiểu, con sơn nội được chạm khắc hình con nghê hay hoa lá cách điệu. Con sơn ngoại hay con sơn nội được lắp đặt trong kết cấu kiến trúc ở các tòa nhà trong chùa Keo không chỉ nhằm mục đích cho đỡ đầu bẩy hay xà khỏi bị gục xuống mà còn là một yếu tố thẩm mỹ làm tăng thêm cho vẻ đẹp của toàn bộ các công trình kiến trúc ở nội thất cũng như ngoại thất.
          Một đặc trưng quan trọng khác đó là các bức chạm ở chùa Keo chạm khắc các đề tài những hình mây lửa, đao mác bao quanh thân rồng ở đôi cánh cửa của tam quan nội hoặc các bức chạm khắc rồng tại các bức cốn của tòa Giá roi, hoặc chạm khắc rồng của ban thờ ở tòa Phụ Quốc... Ngoài các đặc trưng trên, các bức chạm khắc chùa Keo với nhiều đề tài long, ly, quy, phượng mang phong cách dân gian, với kỹ thuật chạm lỗng, bong kênh rất tinh xảo và đẹp mắt.
          Chùa Keo còn lưu giữ được nhiều đồ thờ có giá trị cao về nghệ thuật, mỹ thuật, đồng thời còn giữ được 3 bia đá thời Lê và một số hiện vật quý giá khác như chuông đồng, khánh đá.

          Chùa Keo không chỉ là một công trình kiến trúc nghệ thuật rất có giá trị, mà Chùa Keo còn có lễ hội truyền thống khá độc đáo. Hội truyền thống của Chùa Keo hàng năm mở ra 2 lần: “Xuân Thu nhị kỳ”. Hội vui xuân vào 4 tháng giêng, và hội Thu vào 13, 14 và 15 tháng 9 âm lịch. Trong sinh hoạt lễ hội truyền thống của Chùa Keo còn lưu giữ được những trờ chơi dân gian khá đặc sắc như hội thi nấu cơm, thi ném pháo, thi bắt vịt, vào Hội Xuân; hội thi đua thuyền (bơi chải) trên sông Hoàng (sông Hồng), bơi thuyền cò cốc ở ao chùa, điệu múa ếch, bơi chải cạn, những cuộc thi kèn, thi trống của lễ hội tháng chín. Hội Chùa Keo tháng chín là dấu vết hiếm hoi của hội Thu truyền thống còn lưu giữ được trong lễ hội truyền thống của người Việt - Đồng Bằng Bắc Bộ .“Với tất cả các ý nghĩa trên, Chùa Keo có thể được coi là một công trình kiến trúc Phật giáo sáng giá nhất trong toàn bộ kiến trúc Phật giáo Việt Nam hiện tồn”.