定州清真寺的正門在中山路上，為二層歇山頂樓閣式建筑。底層開三個圓拱形券門，為典型的中國古建風格。

前廡高懸乾隆御書“開天古教”匾額，字體蒼勁，正殿大門上方懸阿拉伯文匾額，上書“清真言”。殿內外遍施彩繪，纏枝蔓草間套有阿拉伯經文，色彩絢麗，層次豐富含蓄，令人嘆為觀止。

后窯殿面墻上有木制圣龕，圣龕圖案精美，阿拉伯文與花朵交相輝映，這種圣龕藝術裝飾是民族化的伊斯蘭教建筑藝術，為國內建筑藝術中獨有。

清真寺內保存著石碑四通，記載著該寺的興衰。其中元至正年間的《重修禮拜寺記》有重要的歷史文化價值，它包涵有四個全國之最：最早的一幢漢文碑；最早將“回回”稱謂同伊斯蘭教相聯系；最早譯為“穆罕默德”四字(原譯為馬合麻)；最早開以儒釋伊的先列。同時寺內傳說大殿梁上裝有“恐雀木”，因為有這一奇木，任何飛禽都不敢飛入殿內，因此從無鳥雀干擾穆斯林做禮拜。