当寺の伽藍配置は「薬師寺式伽藍配置」と称されるもので、中央に金堂を配し、金堂の手前東西に塔を、金堂の背後に講堂を、またそれらを取り囲むように回廊を配している。
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南門（重文）?境内南正面にある小規模な四脚門。室町時代・永正9年（1512年）の建築で、もとは薬師寺西院の門であった。
中門?1984年の再建。両側に回廊が延びる。
金堂?1976年の再建。奈良時代仏教彫刻の最高傑作の1つとされる本尊薬師三尊像を安置する（薬師三尊像については後述）。
大講堂?2003年の再建。正面41m、奥行20m、高さ17mあり、伽藍最大の建造物である。本尊の銅造三尊像（重文）は、中尊の像高約267センチの大作だが、制作時期、本来どこにあった像であるかなどについて謎の多い像である。かつては金堂本尊と同様、「薬師三尊」とされていたが、大講堂の再建後、寺では「弥勒三尊」と称している。
東塔（国宝）
現在寺に残る建築のうち、奈良時代（天平年間）にさかのぼる唯一のもの。総高34.1メートル（相輪含む）。日本に現存する江戸時代以前に作られた仏塔としては、東寺五重塔、興福寺五重塔、醍醐寺五重塔に次ぎ、4番目の高さを誇る。
屋根の出が6か所にあり、一見六重の塔に見えるが、下から1・3・5番目の屋根は裳階（もこし）であり、構造的には三重の塔である。仏塔建築としては他に類例のない意匠を示す。塔の先端部の相輪にある青銅製の水煙（すいえん）には飛天像が透かし彫りされており、奈良時代の高い工芸技術を現代に伝えている。相輪の中心部の柱の最下部には「東塔さつ銘」（「さつ」の漢字は木扁に「察」）と称される銘文が刻まれており、薬師寺の創建と本尊造立の趣旨が漢文で記されている。塔の建築年代については飛鳥の本薬師寺から移築されたとする説と、平城京で新たに建てられたとする説とがあったが、『扶桑略記』の記述のとおり、天平2年（730年）に平城京にて新築されたとする説が有力である。当初、東塔・西塔の初層内部には釈迦八相（釈迦の生涯の8つの主要な出来事）を表した塑像群が安置されていたが、現在は塑像の断片や木心が別途保管されるのみである。しばしば「凍れる音楽」と称される。[1]
西塔?東塔と対称的な位置に建つ。旧塔は享禄元年（1528年）に戦災で焼失し、現在ある塔は1981年に伝統様式・技法で再建されたものである。デザインは東塔と似ているが、東塔が裳階部分を白壁とするのに対し、西塔は同じ箇所に連子窓を設けるなどの違いもある。東塔も元々は連子窓であったが修復で白壁にされた。一見すると東塔に比べ若干高く見えるが、これは1300年の年月の内に、東塔に材木の撓みと基礎の沈下が起きたためであり、再建された西塔はそのような年月の経過を経験していないため、若干高く見えるとのことである。西塔の再建に当たった文化財保存技術者西岡常一によれば、500年後には西塔も東塔と同じ高さに落ち着く計算とのことである。
東院堂（国宝）?境内東側、回廊の外に建つ。元明天皇のために皇女の吉備内親王が養老年間（717?724年）に建立した東禅院が前身で、現在の建物は鎌倉時代・弘安8年（1285年）の建築。堂内の厨子に本尊・聖観音立像を安置する。
玄奘三蔵院?主要伽藍の北側にあり、1991年に建てられたもので玄奘三蔵を祀る。日本画家平山郁夫が30年をかけて制作した、縦2.2メートル、長さが49メートル（13枚の合計）からなる「大唐西域壁画」がある。
休岡八幡宮（重文）?南門を出て、公道を横切った向かい側の敷地にある。薬師寺の鎮守社で、現在の社殿は桃山時代の慶長元年（1596年）、豊臣秀頼の寄進によるもの。