مدرسه‌ی چهارباغ، چهار ایوان دارد. نمای خارجی عمارت شامل یک سردر بلند و باشکوه و هفده طاق نمای دو طبقه‌ی آجری در اطراف آن است. کاشی‌های ریز و ظریف، مقرنس‌های پر نقش و نگار و خطوط مختلف، سر در ساختمان و ورودی بنا را به زیبایی هر چه تمام‌تر زینت داده‌اند.

کتیبه‌ی سردر به خط نستعلیق سفید و روی زمینه‌ی کاشی لاجوردی نگاشته شده و تاریخ ۱۱۱۲ هجری قمری بر آن حک شده است. این کتیبه را عبدالرحیم جزایری کتابت نموده است.

دو دهانه‌ی سردر با کاشی‌های فیروزه‌ای تزئین شده و بر روی دو پایه سنگ مرمری، گلدانی به شکل بسیار زیبا قرار گرفته است. در طرفین سر در دو سکوی مرمری بسیار نفیس و عالی وجود دارد.

در اصلی مدرسه که با طلا و نقره تزئین شده، نمونه‌ی بارز هنر زرگری و قلم‌زنی است که در دوران صفویه به نهایت تعالی و تکامل خود رسیده است.

بر دو لنگه چپ و راست این در به خط نستعلیق بسیار زیبا و به صورت برجسته، اشعاری نوشته شده است. خطاط این اشعار، محمد صالح اصفهانی خوشنویس برجسته‌ی عصر صفوی است.

قسمت داخلی مدرسه شامل هشتی، ورودی، حیاط داخلی، گنبد، مناره و اتاق‌ها است. زیباترین قسمت مدرسه از نظر کاشی‌کاری، هشتی ورودی آن است.

ایوان‌ها و حجره‌های صحن چهار ایوان مدرسه رو به باغی پر درخت قرار گرفته‌اند که جویباری از میان آن می‌گذرد. این نهر فرشادی نام دارد. (در اصفهان این گونه نهرها را مادی می‌گویند.)

 حجره‌هایی که در دو طبقه و در فواصل ایوان‌های مدرسه ساخته شده‌اند به سکونت طلاب علوم دینی اختصاص داشته است. اکثر این حجره‌ها دارای نقشه‌ی یکسانی هستند که از یک اتاق نشیمن در جلو و قسمتی به صورت صندوقخانه در عقب و قسمتی به نام بالاخانه تشکیل می‌شود. در جلوی این حجره‌ها ایوان زیبایی قرار دارد.

در بخش شمالی مدرسه، ایوان شمالی با دهانه‌ا‌ی نسبتا عریض و ارتفاع زیاد قرار دارد که در جبهه‌ی مقابل آن، گنبد و مناره‌های ایوان جنوبی دیده می‌شود. کتیبه فوقانی داخل گنبد به خط عبدالرحیم جزایری خوش‌نویس عصر صفویه است.

تمامی سطوح داخلی بنا به قطعات کوچکی تقسیم می‌شود که با کاشی تزئین شده است. منبر دوازده پله مدرسه که یکپارچه از سنگ مرمر ساخته شده از بهترین نمونه‌های هنر حجاری و سنگ‌تراشی آن روزگار است. در کنار این منبر، محراب نفیس و بسیار زیبای مدرسه قرار دارد که کتیبه‌ی بالای محراب و منبر نیز به خط عبدالرحیم جزایری است.

اشعاری که در اطراف سرسرای مدرسه به خط نستعلیق بسیار زیبا به رنگ سفید بر زمینه‌ی کاشی خشت لاجوردی نوشته شده به خط محمد صالح اصفهانی و مورخ به سال ۱۱۱۹ هجری است.

کتیبه‌ی افقی داخل گنبد نیز به خط عبدالرحیم جزایری و تاریخ ۱۱۲۱ هجری است.

شبستان مسقف مدرسه‌ی چهارباغ که در ضلع شرقی مدرسه واقع شده با درب منبت‌کاری بسیار نفیسی به محوطه‌ی زیر گنبد وصل می‌شود. در این شبستان، سه محراب وجود دارد که کتیبه‌های اطراف آنها را محمد مۆمن الحسینی به سال ۱۱۱۸ هجری کتابت کرده است.

مدرسه‌ی چهارباغ دارای کتابخانه‌ی کم‌نظیر و با ارزشی بوده که در حمله‌ی افغان‌ها نابود شده است. این کتابخانه با کتب بسیار نفیس و کمیاب، در اختیار طلاب علوم دینی و سایر پژوهشگران و محققین آن روزگار قرار داشته است.

مدرسه‌ی چهارباغ موقوفات زیادی نیز داشته است که شامل باغ‌ها، مزارع، روستاها، املاک، دکان‌ها، کاروانسراها و سایر مستغلات بوده که چگونگی آنها با حمله افغانها نامعلوم مانده است.

کاروانسرای مادر شاه که مجلل‌ترین اقامتگاه مسافرین سه سده پیش بوده، موقوفه‌ و متصل به ساختمان‌های مدرسه‌ی چهارباغ، در ضلع شرقی آن است، هم اکنون تبدیل به مهمانسرایی به نام مهمانسرای عباسی شده واز لحاظ سبک معماری، بی‌نظیر و منحصربه‌فرد است. دیگر موقوفه‌ی متصل به این بنا، بازار هنر است.

به طور کلی مدرسه‌ی چهارباغ که به قول بسیاری از محققین هم مدرسه و هم مسجد بوده، با ۸۵۰۰ متر مربع مساحت از آثار مهم و باارزش عصر صفوی است.

مدرسه‌ی چهارباغ اصفهان که پس از پیروزی انقلاب اسلامی «مدرسه‌ی علمیه امام صادق (ع)» نامگذاری شد در حال حاضر به آموزش طلاب علوم دینی و حجره های آن نیز همانند عصر صفویه به اقامت طلاب اختصاص دارد.