陳氏書院坐北朝南，為中國“三進三路九堂兩廂杪”院落式布局，由9座廳堂、6個院落、10座廂房和長廊巷組成，院東新辟有1.7萬多平方米的綠化廣場。其整體結構布局嚴謹、虛實相間，廳堂軒昂，庭院寬敞幽雅。中進大廳聚賢堂為書院建筑的中心，是當年族人舉行春秋祭祀或議事聚會的地方。堂宇軒昂，庭院寬敞。梁架雕鏤精細，堂中橫列的巨大屏風，玲瓏剔透，為木刻精品。

木雕

　　陳氏書院中的木雕。數量最多，規模亦大，內容豐富。首進頭門梁架上雕有“王母祝壽”、“踐士會盟”等取材于歷史故事和民間傳說的木雕。其中為突出的是《三國演義》中曹操大宴銅雀臺一組，描繪曹操坐在銅雀臺上觀看校場各員大將比武的場面，突出刻劃了徐晃與許褚在比武后為了錦袍而爭奪難解難分的情景。此外各座廳、走放廊的梁架、雀替以及那長達540余米的檐板上雕刻的各種瓜果、花紋圖案、人物、動物、無不凝聚了廣東木雕的精華。

石雕

　　陳氏書院的石雕主要是采用麻石石材。多用在廊柱、月梁、券門、欄桿、墻裙、柱礎和臺階等地方。聚賢堂前的月臺石雕欄桿，是書院石雕裝飾工藝的典型，它融洽了圓雕、高浮雕、減地浮雕、鏤雕和陰刻等多種技法，以各種花鳥、果品為題材，用連續纏枝圖案的表現形式進行雕飾。又把雙面鐵鑄通花欄板嵌入欄桿中，使呈灰白淡雅的欄桿在色調深沉的鐵鑄欄板映托下，對比鮮明，主題突出，極富裝飾效果。

　　在其他的石雕裝飾中，如月梁、隔架、雀替、墻裙、檐廊欄桿及臺階垂帶，都具有濃郁的地方特色。還有大門前的一對石獅（基座已失），石匠運用圓潤簡練的線條雕琢成形體活潑、神態祥和、笑臉相迎的瑞獸，這是廣東地區石獅造型的代表。

磚雕

　　主要裝飾在墻檐下、門楣、犀頭和檐墻上，也有作為花窗的裝飾。

　　廣東磚雕從用材到技法都與北方或江南地區都有一定差別。雕制前先由藝人逐塊挑選。然后依據整幅圖層次的多少，將青磚按層排列，依次逐出所屬部分的紋樣，最后逐層逐塊嵌砌在墻上，形成多層次的畫面。其雕刻技法往往把了圓雕、高浮雕、減地浮雕、鏤空結合運用，其中尤為突出的是深刻技法、線條規整而又流中暢自如，纖細如絲，故又被稱為“掛線磚雕”。

灰塑

　　廣東舊式民居，多數在山墻上兩邊用石灰堆出簡單的卷草紋。稱這"草尾"。在較富有的宅第或祠堂廟宇中，灰塑的使用范圍則隨建筑的規格而擴大，它是廣東民間建筑的主要裝飾工藝，由于灰需在現場制作，藝人便可根據題材和空間的需要，充分發揮其技藝，如將山川水澗景物隨形就勢穿透墻體，或將動物、花卉等到塑造成凸出墻體20至60厘米，立體效果非常突出。形態栩栩如生。色彩喜用大紅大綠，富麗斑斕，充滿濃郁的民間藝術特色。

陶塑

　　陳氏書院的陶塑五彩繽紛，琳瑯滿目，令人目不暇接。書院的正脊采用佛山陶塑共11條。首進5條和聚賢堂脊飾分別于光緒十七年（1891年）(聚賢堂脊飾 于1976年被臺風刮倒,于1981 年重塑)和十九年（1893年）燒制，中、后進的4條脊飾于光緒十八年（1892年）燒制，后進大廳的脊飾則完成于光緒十六年（1890年）。11條脊飾中以聚賢堂的規模最大，其總長27米，高2.9米，連灰塑基座總高達4.26米。全脊共塑224個人物，題材包括八仙賀壽、加官進爵、虬髯客與李靖等，整條脊飾恰似一個巨大的舞臺。其他脊飾的題材主要是龍鳳、花鳥、瑞獸、山水以及歷史故事和人物群像等。

鐵鑄

　　陳氏書院聚賢堂前后石欄桿中嵌有鑄鐵欄板，即佛山鐵畫。其正面6幅為麒麟玉書鳳凰圖，臺階兩邊是雙龍戲珠，還有三陽開泰、年年有余等。這些鐵鑄由 佛山 生鐵鑄造，打制或鑄造而成，工藝精湛，構圖精美。