Cung Diên Thọ nằm ở phía tây bắc trong Hoàng thành, phía trước cung Trường Sanh, phía sau điện Phụng Tiên. Cung Diên Thọ, tên ban đầu là cung Trường Thọ, được xây dựng từ năm 1803, dùng làm nơi ở và sinh hoạt hàng ngày của hoàng thái hậu (mẹ vua).
Về sau, cung được đổi tên bốn lần nữa là Từ Thọ, Gia Thọ, Ninh Thọ và Diên Thọ, kiến trúc cung cũng có thay đổi, nhưng chức năng vẫn không thay đổi, tức vẫn là một biệt cung của các hoàng thái hậu (có khi cả thái hoàng thái hậu) triều Nguyễn và bản thân tên cung vẫn giữ nguyên ý nghĩa mong muốn kéo dài tuổi thọ, kéo dài sự sống.
So với các khu vực khác bên trong Hoàng thành, cung Diên Thọ có quy mô tương đối lớn. Bình diện toàn khu vực cung hình chữ nhật (126,4 x 138,5m), diện tích khoảng 17.500m2, chiếm hơn 1/20 tổng diện tích toàn bộ khu vực Hoàng thành, Tử Cấm thành (360.000m2). Cung có vòng tường gạch cao trên 2m ngăn cách. Bốn hướng trổ 4 cổng, quan trọng nhất là cổng Thọ Chỉ, cổng chính ở mặt nam và cổng ở phía đông, cổng có hành lang thông qua Tử Cấm thành. Hướng chính của cung Diên Thọ là hướng Tây Bắc – Đông Nam, tức là theo hướng chung của Kinh thành Huế.
Trong khu vực cung có khoảng 20 công trình kiến trúc lớn nhỏ. Các công trình này vừa phong phú về loại hình (điện, tạ, lầu, các) vừa đa dạng về phong cách kiến trúc, bởi chúng được xây dựng, cải tạo trong những thời kỳ lịch sử khác nhau. Có thể nói, khu vực cung Diên Thọ là một tập hợp điển hình các phong cách kiến trúc thời Nguyễn.
Công trình kiến trúc trung tâm của cung Diên Thọ là ngôi điện chính. Điện là một tòa nhà kép kiểu trùng thiềm điệp ốc rất đồ sộ, có diện tích nền đến 960m2. Chính điện 7 gian 2 chái, tiền điện 5 gian 2 chái kép, được nối liền với nhau bằng bộ vì vỏ cua chạm trổ tinh xảo.
Phía sau điện chính của cung là điện Thọ Ninh, ngôi điện thường dành cho bà thái hậu thứ hai. Xưa, kiến trúc điện khá lớn, có đến 7 gian, sau thu hẹp còn 3 gian 2 chái. Từ điện Thọ Ninh qua ngôi điện chính có hành lang nối thông.
Phía đông điện chính là nhà tạ Trường Du, một công trình kiến trúc gỗ xinh xắn đặt trên một cái hồ hình chữ nhật, diện tích 530m2. Tòa thủy tạ này được xây dựng năm 1849, làm nơi hóng mát, tiêu giao cho các bà thái hậu. Ở mặt nam, Tạ Trường Du lại được gắn liền với một ngôi đình nhỏ mang tên đình Lương Phong. Từ đình Lương Phong, có cầu nối qua hai cụm giả sơn đặt giữa hồ. Từ Tạ Trường Du cũng có hành lang nối thông đến điện chính.
Phía tây bắc của điện chính là am Phước Thọ, còn có tên gọi khác là gác Khương Ninh. Đây là một tòa kiến trúc gỗ hai tầng, dựng từ năm 1831, làm nơi các bà thái hậu thờ phật và các vị thánh thần khác. Tầng trên gồm năm gian, dành làm nơi thiết trí tượng phật, tượng thần và các án thờ. Tầng dưới, ngoài năm gian chính, còn có một hệ thống chái chạy quanh 4 mặt. Am hướng về phía tây nam, trước mặt có giả sơn.
Phía tây nam của điện chính, xưa có tòa Thông Minh Đường, một nhà hát cung đình đặc biệt dành cho hoàng thái hậu. Năm 1927, người ta xây một tòa nhà hai tầng theo kiểu mới, thay vào chỗ của Thông Minh Đường. Năm 1950, ngôi nhà mới này được cải tạo lại rộng hơn để làm nơi ở và sinh hoạt tạm thời cho quốc trưởng bù nhìn Bảo Đại.
Đối diện với Tịnh Minh Lâu là Tả Trà, dành cho khách ngồi đợi khi đến cung Diên Thọ thăm thái hậu.
Ngay phía trước điện chính là một tấm bình phong dài bằng gạch, mặt trước có trang trí đắp nổi rất sinh động, ở phía đông của bình phong này là hành lang nối thông qua Tử Cấm thành để vua có thể qua về vấn an thái hậu hoặc thái hoàng thái hậu. Hệ thống hành lang ở cung Diên Thọ đều có mái che lợp ngói, nối thông tất cả các công trình kiến trúc chính trong cung. Vì vậy, sự có mặt của hệ thống trường lang này vừa tạo nên sự thống nhất bền vững của quần thể các công trình, vừa tạo được vẻ mềm mại, uyển chuyển của tổng thể kiến trúc trong khu vực cung.
