仁威庙平面略呈梯形，坐北朝南，广三路深五进，另有偏东一列平房。前三进建筑，当中为主体建筑，东、西为配殿，第四进为斋堂，第五进为后楼。沿着南北中轴线，依次为头门、正殿、中殿、后殿和后楼，左右为东、西序。头门面阔11米，深8米。门外两侧各立一花岗岩石柱，柱头雕有石狮子，柱身雕祥云和二龙戏珠，线条流畅，形象十分生动，俗称为“龙柱”。
主体建筑东西阔40米，南北深54~60米.是砖木混合结构。屋举9架梁，房顶是5级叠阶梯形的风火山墙，上盖绿灰筒瓦，采用蓝色琉璃瓦剪边。屋顶正脊和两侧山墙顶的瓦饰陶塑人物、脊饰亭台楼阁和舞台戏曲人物都是清代广东佛山石湾文如壁店烧制。上有\'\'同治丁卯\'\'(同治六年.即1867年)字样，隐约可见。屋梁、枋、驼峰、雀替等都做成木雕的工艺构件，雕刻成麒麟等吉祥纹饰，遍地金彩。檐板雕刻更是精细，吉祥纹、戏曲人物都雕刻得生动传神。墀头上的砖雕花纹也是精雕细刻，独具匠心。莲花形的斗拱、支柱梁架的叉手、托架都被雕成倒挂螯鱼状。雀替、驼峰和封檐板等更是通透玲珑，上漆贴金，是潮州金漆木雕的风格。多层次复杂的通雕，把浮雕、沉雕和圆雕汇集于同一个画面上。
正殿面阔9架用4柱，以穿斗与抬梁相结合的梁架结构，采用勾连搭的形式，把正殿梁架与四檀卷拜亭的梁架有机地连在一起。斗拱、梁架、雀替、驼峰等所有构件与头梁架的风格一致。驼峰上的雕刻有狮子舞球、龙凤呈祥、鲤鱼跳龙门、喜上眉梢等吉祥纹饰。正殿前横向梁枋的下面雕群仙贺寿、福寿双全等纹饰。底部则雕有流畅的如意纹图案，其造型优美，雕工精细，层次分明。明间两金柱间的漆空枋雕有八仙等人物。所有梁枋的底部都雕有花纹，雕工极其精细。人物和动物造型栩栩如生。木雕上均涂以金彩。 第三、四进的建筑及东、西序的房舍造工略欠精细，而建筑式样及风格与正殿基本一致。
庙中的建筑雕饰，集丹青、木刻、砖雕、灰雕等各种艺术于一体，其雕饰物形象生动，栩栩如生，集中了岭南古建筑艺术的精华，被誉为“桂殿兰宫”。同时，整座庙宇造型各异，有方形、八角形，也有覆盆状的。柱子有石柱、木柱，柱的截面有方形、八角形、圆形，也有转角柱。
仁威庙中的木雕、石雕、砖雕都各有特色，工艺亦十分精湛。陶塑、灰塑工细劲秀，具有浓郁的岭南地方特色和风格，仿如陈家祠，给人留下深刻的印象。庙内还有碑记多块。
