Cung Diên Thọ nằm trong khu vực ăn ở của Hoàng Thái hậu (mẹ vua) và Thái Hoàng Thái hậu (bà nội vua) thuộc Hoàng Thành.
Cung Diên Thọ là một hệ thống kiến trúc cung điện quy mô nhất còn lại tại cố đô Huế. Cung Diên Thọ gồm hơn 10 tòa nhà được bố trí trong khuôn tường thành hình chữ nhật rộng khoảng 100m, dài 150m, cao quá đầu người. Hiện nay, Cung Diên Thọ chỉ còn một số công trình: Cung Diên Thọ, Điện Thọ Ninh, tạ Trường Du, am Phước Thọ và lầu Tịnh Minh.
Cung Diên Thọ: là đơn vị kiến trúc lớn nhất trong toàn bộ Cung, được xây dựng sớm nhất trong Đại Nội, từ năm 1804. Cung Diên Thọ được đổi tên nhiều lần: Cung Trường Thọ, Cung Từ Thọ, Cung Gia Thọ, Cung Ninh Thọ. Tên Cung Diên Thọ được đặt từ thời Khải Định, hiện nay ở nội thất còn treo tấm hoành phi sơn son thếp vàng đề ba chữ “Cung Diên Thọ”.
Tòa nhà Cung Diên Thọ được xây hình chữ nhật, rộng 27,5m, dài 34,7m, gồm bảy gian, hai chái, hai hiên trước và sau. Hệ thống vì kèo tiền doanh làm theo kiểu chồng rường giả thủ, chạm trổ tỉ mỉ, thanh nhã. Bốn gian hai bên được ngăn riêng thành buồng kín làm nơi ăn ở của Hoàng Thái Hậu.
Điện Thọ Ninh: Nằm cách Cung Diên Thọ một sân rộng chừng 20m, thường dùng cho các bà mẹ thứ của vua ăn ở. Diện tích Điện Thọ Ninh chỉ bằng nửa Cung Diên Thọ, kiến trúc đơn giản nhưng cao ráo, thoáng mát. Điện nối với Cung bằng hai dãy hành lang ở bên sân. Trước đây Điện cũng có cấu trúc 7 gian hai chái, nhưng trong lần cải tạo năm 1930 chỉ còn ba gian hai chái.
Tạ Trường Du: nằm ở phía Đông của hai tòa nhà trên. Đây là ngôi nhà thủy tạ nằm trên một hồ nước hình chữ nhật, dài 28m, rộng 20m, được xây dựng năm 1849. Tạ Trường Du nằm ở bờ Bắc của hồ, mặt quay về hướng Nam. Tòa nhà bằng nửa diện tích hồ, phía trước của tạ là đình Lương Phong. Nền lát gạch hoa, vách bằng gỗ, trổ nhiều cửa sổ. Nội thất trạm trổ tinh xảo. Trên bờ nóc chắp bầu rượu bằng pháp lam. Quanh tạ xây lan can, mặt trước có cầu nối với bờ Nam hồ. Hai bên hồ đắp hai hòn non bộ, trên có am nhỏ và cầu nối.
Am Phước Thọ: nằm đối xứng với Tạ Trường Du ở bên kia Cung Diên Thọ và Điện Thọ Ninh. Am Phước Thọ hay còn gọi là Khương Ninh Các. Đây vừa là chùa thờ Phật, vừa là am thờ thánh.
Tòa nhà có ba gian, hai tầng, quay mặt về hướng Tây. Tầng dưới chỉ để một bàn thờ ở gian giữa, hai bên dùng làm nơi ở của các vị sư nữ. Sân lát gạch Bát Tràng, có xây bể cạn, đắp giả sơn và trồng cây cảnh. Sân sau có am thờ các vong linh thần thánh.
Tầng trên, phía trước được trần thiết lộng lẫy, với đầy đủ cờ phướn, khám thờ, tranh tượng, bài vị... với năm gian thờ, gian giữa thờ Phật, hai bên thờ Quan công và các vị thần linh khác. Phần phía sau của tầng trên cũng có năm gian thờ: gian chính giữa, ở phía trên có treo bức hoành phi chạm nổi ba chữ Hán: Phước Thọ Am, phía dưới thờ tranh và bài vị của Thiên Y A Na Thánh Mẫu; hai bên là bàn thờ các thần thánh thuộc hàng đồ đệ của Mẫu; bài vị của Diên Phúc Công Chúa, Mỹ Tường Công Chúa, Cô Hoàng Nữ Ðệ Tam, là những chị và cô của vua Gia Long. Ðặc biệt, ở đây còn thờ hai tượng Tổ của nghề hát bội. Ðây là chi tiết thú vị và khác biệt so với những di tích thờ phụng khác mà các Vua nhà Nguyễn đã cho xây cất trong và ngoài Hoàng Thành Huế.
Lầu Tịnh Minh: Được xây dựng năm 1927, trên nền của Thông Minh đường (nhà hát) nằm ở phía bên phải Cung Diên Thọ. Đây là một tòa lầu theo lối kiến trúc hiện đại, trang trí nội ngoại thất đều theo kiểu Tây, tòa nhà này dành cho mẹ vua Bảo Đại ở.
Các công trình kiến trúc trong phạm vị Cung Diên Thọ trước đây đều được nối với nhau bằng một hệ thống hành lang có mái che và nối với hành lang Điện Càn Thành là nơi Vua ăn ở. Thường ngày Vua đi bộ theo hành lang này để thăm hỏi sức khỏe của mẹ. Trang trí ở đây phần lớn đều lấy hình ảnh chim phượng hoàng làm chủ đề vì chim phượng hoàng tượng trưng cho phái nữ.