พระอุโบสถ ตั้งอยู่ในบริเวณเขตพุทธาวาสของวัดดาวดึงษาราม เป็นพระอุโบสถทีสร้างขึ้นใหม่แทนพระอุโบสถหลังเดิม ซึ่งสร้างขึ้นตั้งแต่รัชสมัยพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราช ซึ่งคราวนั้นสร้างด้วยไม้เป็นหลักจึงไม่แข็งแรงเท่าที่ควรพอใช้ประกอบสังฆกรรมได้ ครั้งถึงรัชกาลสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัว ก็ได้ทรุดโทรมไปตามกาลเวลา พระยามหาเทพ (ทองปาน) เจ้ากรมพระตำรวจในซ้าย ซึ่งมีนิวาสถานอยู่ใกล้กับวัดดาวดึงษารามนี้ ได้มีศรัทธาสร้างพระอุโบสถหลังใหม่ขึ้นแทนหลังเดิม

        ลักษณะเป็นอาการก่ออิฐถือปูนรูปทรงเป็นอย่าง ทรงโรง ตั้งขึ้นบนฐานเท้าสิงห์ เฉพาะตัวอุโบสถขนาดยาว ๗ ห้อง มีเฉลียงหน้าหลัง และด้านข้างทั้ง ๒ ริมเฉลียงแต่ละด้านก่อเสาสีเหลี่ยลบมุม ปลายเสาแต่ละต้นปั้นปูนเป็นบัวปลายเสาอย่างบัวแวงทรงเครื่อง และติดคันทวยขึ้นไปรับชายคา ช่วงว่างระหว่างโคนเสาแต่ละต้น ๆทำพนักและติดลูกกรงดินเผาเคลือบกั้นไว้ ริมเฉลียงด้านทิศเหนือกับทิศใต้ ทำอัฒจันทร์และพลสิงห์ บังทั้ง ๒ ข้าง สำหรับเป็นทางขึ้นลงด้านละ ๒ แห่งไว้ตรงระหว่างเสาทั้งคู่่ที่อยู่ถัดเสาต้นที่อยู่ตรงมุมเ เฉลียง

ส่วนตัวอุโบสถที่อยู่ถัดเฉลียงเข้าไปก่อผนังล้อมทั้ง ๔ ด้าน ผนังด้านข้างทั้ง ๒ ด้าน ทำช่องประตูไว้ระหว่างกลางห้องต้นกับห้องท้าย ผนังด้านข้างระหว่างประตูทั้ง ๒ ช่องดังกล่าว ทำช่องหน้าต่างประจำแต่ละห้องๆ ด้วยกัน ๕ ช่อง ส่วนผนังด้านสกัดหน้าและสกัดหลัง ทำช่องหน้าต่างด้านละ ๒ ช่อง ประตูกับหน้าต่างๆแต่ละช่องๆ ปั้นปูนทำเป็นกรอบและซุ้มประดับด้วยลวดลายพรรณพฤกษาลงรักปิดทอง บานประตูกับบานหน้าต่างด้านนอก ตกแต่งด้วยลายรดน้ำ เฉพาะหน้าบานประตูเขียนเป็นภาพจตุโลกบาล ส่วนหน้า บานหน้าต่างด้านข้างพระอุโบสถเขียนเป็นภาพเรื่อง ทศชาติ ส่วนหรับบานหน้าต่างที่อยู่ด้านในและด้านหลังพระอุโบสถ เขียนเป็นภาพปฐมสมโพธิ ด้านหลังบานหน้าต่างและบานประตูเขียนสีน้ำกาวเป็นภาพ เทวดายืนแท่น บานละองค์ บานหน้าต่างสมมติเป็น บัญชรบาล ส่วนบานประตุสมมติเป็น ทวารบาล

       อนึ่งอุโบสถหลังนี้ ถ้าดูจากภายนอก มีขนาดยาว ๙ ห้อง โดยรวมเฉลียงหน้าหลัง แต่เฉพาะตัวประธานไม่รวมเฉลียงหน้าหลังมีขนาดเสมอ ๗ ห้อง และตัวประธานนั้นกั้นเป็นห้องเล็กๆ ตอนหัวและท้ายออกไปข้างละห้อง พื้นที่สำหรับทำสังฆกรรมซึ่งอยู่ตอนกลางคงมีอยู่เพียง ๕ ห้อง
       ส่วนหลังคาอุโบสถ ทำหลังคาทรงคฤห์ ในประธานลด ๒ ชั้น ชั้นหน้าและหลัง มีพาไลใต้มุขบังเฉลียงหน้าและหลัง มุงกระเบื้องเคลือบ หน้าบันกรุไม้จำหลักลวดลายเครือดอกพุดตานปิดทองร่อนกระจก กรอบหน้าบันประดับด้วยเครื่องสะดุ้ง คือ ช่อฟ้า รวยระกา นาคสะดุ้ง หางหงส์ เป็นต้น ลงรักปิดทอง เพดานใต้ฝ้าหลังคาคลุมเฉลียงทั้ง ๔ ด้าน กรุฝ้าทาแดง ติดลายรูปดาวขนาดต่างๆ ปิดทองจัดเป็นหมู่ๆเนื่องกัน

       ภายในอุโบสถ ลักษณะเป็นห้องรูปสี่เหลี่ยมกว้างและยาว ภายในห้องยาวนี้ ตัดตอนหัวและท้ายห้องเข้าไปช่วงห้องหนึ่ง ก่อผนังทำเป็นฝาสกัด หรือขวางห้องยาวๆ ทำเป็นห้องขึ้นทางตอนหัวห้องหนึ่งตอนท้ายห้องหนึ่ง ฝาสกัดทั้ง ๒ ด้านนี้มีช่องประตูเป็นทางเข้าออกด้านละ ๒ ช่อง ห้องยาวๆที่อยู่ต่อเข้าไปทางหลังห้องที่อยู่ตอนหัวมีฐานชุกชีตั้งอยู่ชิดฝาผนังตอนในสุด เหนือฐานชุกชีทำเป็นสีหบัลลังค์ ประกอบผ้าทิพย์ ปั้นปูนทำเป็นลวดลายลงรักปิดทอง ประดับกระจกตกแต่ง เหนือสีหบัลลังค์ประดิษฐานพระพุทธรูปปางสมาธิเป็นพระประธาน เหนือฐานชุกชีตอนหน้าตั้งฐาน ประดับลวดลายด้วยปูนปั้นลงรักปิดทอง ประดับกระจกไว้ตรงมุมทั้ง ๒ ข้าง ตั้งพระสาวกนั่งประนมหัตถ์ไว้ข้างซ้ายองค์หนึ่ง ข้างขวาองค์หนึ่ง ฝ้าเพดานเป็นลายก้านแย่งดอกใน พื้นแดงท้องขื่อตกแต่งด้วยวิธีเดียวกัน เป็นลายดอกลอยและหัวขื่อเป็นลายกรวยเชิง ฝาผนั่งทั้ง ๔ ด้าน ต่ำลงมาจากแนวฝ้าเพดานถึงแนวเหนือช่องประตูและช่องหน้าต่างเขียนลวดลายด้วยสีน้ำกาวเป็นลายก้านแย่งดอกในพุ่มข้าวบิณฑ์

       พระพุทธปฏิมากรที่ประดิษฐานเป็นพระประธานในพระอุโบสถ เป็นพระพุทธรูปปูนปั้น ปางสมาธิ ขนาดหน้าตักกว้างประมาณ ๔ ศอก สูงประมาณ ๕ ศอก ลงรักปิดทอง ทำพุทธลักษณะตามขนบนิยมของช่างปั้นสมัยรัตนโกสินทร์ตอนต้น ปั้นขึ้นสำหรับเป็นพระประธานในอุโบสถหลังเดิม อยู่ต่อมาจนกระทั้งอุโบสถหลังนั้นชำรุดทรุดโทรมต้องรื้อลง แล้วพระยามหาเทพ (ทองปาน) จัดการสร้างอุโบสถหลังใหม่ ณ ที่ตั้งอุโบสถหลังเดิม จึงได้เชิญพระพุทธรูปที่เป็นพระประธานมาประดิษฐานในพระอุโบสถหลังใหม่ หรือพระประธานในพระอุโบสถที่เป็นอยู่ในปัจจุบันเป็นพระพุทธรูปซึ่งพระยามหาเทพ (ทองปาน) จัดหาช่างปั้นมาปั้นขึ้นใหม่สำหรับเป็นพระประธานในอุโบสถที่ขุนนางผู้นี้จัดการสร้างขึ้นใหม่ ความเรื่องนี้ไม่มีหลักฐานให้ทราบ

       บริเวณรอบๆ อุโบสถ มีซุ้มเป็นที่ตั้งใบเสมา ทำด้วยหินสีเขียวคล้ำ เป็นที่หมายแสดงเขตพัทธเสมา จำนวน ๘ แห่ง ตามประเพณีนิยม ซุ้มเสมาเป็นเครื่องก่ออิฐถือปูน ลักษณะเป็นเรืองทรงสีเหลี่ยม มีคูหาทะลุถึงกันทั้ง ๔ ด้าน ตั้งอยู่บนฐาน ลักษณะคล้ายฐานเชิงบาตร เครื่องบนทำเป็นกรอบ รัดเกล้าต่อยอดเป็นอย่างบัวกลุ่ม ๒ ชั้น แล้วจึงต่อยอดบนสุดเป็นรูปทรงปรางค์ ภายในซุ้มและละซุ้มปักใบเสมาซุ้มละ ๑ ใบ

       บริเวณนอกพัทธสีมาออกไป มีกำแพงก่ออิฐถือปูน ชักลวดบัวเชิงฐานและคอกำแพงล้อมทั้ง ๔ ด้าน กลางย่านกำแพงแต่ละด้านมีซุ้มประตูเป็นทางออก ที่ซุ้มประตูซึ่งเป็นเครื่องก่ออิฐถือปูน มีชานพักด้านในทั้ง ๒ ข้าง ส่วนหลังคาทำอย่างทรงคฤห์ ลด ๒ ชั้นหน้าหลัง มุงกระเบื้องเคลือบ บนมุมกำแพงทั้ง ๔ ด้านมีสถูปเจดีย์ทรงกรวยเหลี่ยมอย่างที่เรียกว่า เจดีย์ย่อมุมไม้สิบสอง ประจำอยู่มุมละองค์ ซึ่งเรียกว่า อัคคเจดีย์ หรือ อุเทสิกเจดีย์

        หอระฆัง ลักษณะเป็นเครื่องก่ออิฐถือปูน รูปแบบสถาปัตยกรรมทรงตะวันตกที่นิยแพร่หลายในระหว่างรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ดังตัวอย่างอาคารเล็กสำหรับไว้อัฐิเจ้านายในสุสานหลวงหลังวัดราชบพิตรสถิตมหาสีมาราม มีให้เห็นได้หลายหลัง หอระฆังสำหรับวัดนี้ทำขึ้นบนฐานสี่เหลี่ยม ล้อมด้วยเสาแพนกอย่างเสาฝรั่ง มีคูหาเข้าไปทั้ง ๔ ด้าน ต่อคอสองขึ้นไปชั้น ๑ จึงทำเป็นชานกั้นพนักเตี้ยๆล้อมหลังชานก่อเป็นหอ รูปทรงอย่างเรือนทรงสี่เหลี่ยมมีเสาประกบมุมทั้ง ๔ หน้าหอ แต่ละด้านทำเป็นคูหาเป็นช่องโค้งทะลุถึงกันทั้ง ๔ ด้าน ส่วนยอดทำเป็นทรงกระโจมสี่เหลี่ยมรวบปลายแหลม ในหอแขวนระฆังลงมาจากเพดานลูกหนึ่ง สำหรับตีบอกเวลา

        เป็นสิ่งปูกสร้างขึ้นภายหลังลักษณะเป็นมณฑปโถมทรงจตุรมุขหลังคาลด ๒ ชั้นทั้ง ๔ ด้าน มุงกระเบื้องเคลือบ หน้าบันปูนปั้นเป็นเรือนแก้วประกอบลวดลาย ประดิษฐานพระพุทธรูปองค์เล็กๆ กรอบหน้าบันติดเครื่องสะดุ้ง คือ ช่อฟ้า รวยระกา นาคสะดุ้ง หางหงส์ เป็นต้น ประดับกระจก เครื่องยอดทำอย่างเครื่องยอดปราสาท ภายในมณฑปเป็นที่ไว้อัฐิพระครูโวทานธรรมาจารย์ อดีตเจ้าอาวาสรูปที่ ๘

        สร้างในสมัยรัชกาลที่ ๓ เมื่อครั้งพระยามหาเทพ (ปาน) ได้บูรณปฏิสังขรณ์ เป็นศาลาดิน จนถึง พ.ศ.๒๕๑๘ พระเทพปริยัติวิธาน (บุศย์) ขณะดำรงสมณศักดิ์ พระโสภณธรรมาจารย์ได้ปฏิสังขรณ์อีกครั้ง