مجموعه شیخ صفی دو صحن بزرگ و کوچک دارد و فضاهای مجموعه در پیرامون حیاط کوچک قرار گرفته اند. مهم ترین این فضاها عبارت است از: بقعه شیخ صفی و مقبره شاه اسماعیل صفوی و حرم خانه، در گوشه جنوبی صحن؛ رواق یا قندیل خانه، در جبهه جنوب شرقی؛ چینی خانه، در مشرق قندیل خانه؛ چله خانه، در گوشه غربی صحن. قبری منسوب به حلیمه خاتون، مادر شاه اسماعیل صفوی، در جوار گنبدخانه شیخ صفی قرار دارد. در آرامگاه شیخ، کسانی دیگر نیز مدفون اند که از آن جمله می توان به فرزندش سید صدرالدین موسی و شیخ ابراهیم معروف به شیخ شاه و نواده صدرالدین و سلطان حیدر، پدر شاه اسماعیل صفوی اشاره کرد. مرقد شاه اسماعیل نیز در گنبدخانه ای کوچک در مجاورت گنبدخانه شیخ صفی قرار دارد. بعلاوه جمعی از افراد خاندان شیخ صفی و بزرگان صفوی در گنبدخانه دیگری به نام "حرم خانه" در جوار گنبد شیخ صفی مدفون اند. بانی و سازنده بخش های مختلف مجموعه با افراد متفاوتی بوده است. به طور مثال بانی گنبدخانه بقعه شیخ صفی صدرالدین موسی، فرزند وی، بوده است و بانی حرم خانه، خود شیخ صفی است. در منابع آمده است که همسر شیخ دو سال قبل از او وفات یافت و شیخ شخصا بر ساخت حرم خانه بر مزار همسرش نظارت داشت.

قندیل خانه در حقیقت قسمت اصلی بناست و دقیقاً رو به روی سرسرای ورودی در دو طبقه قرار گرفته است. پنج پنجره چوبی در طبقه فوقانی و پنج پنجره در زیر آن نمای بسیار زیبایی را به قندیل خانه بخشیده است.

چینی خانه در قسمت شرقی قندیل خانه یا رواق اصلی قرار گرفته که با دو ورودی باریک با دارالحفاظ ارتباط می یابد. ساختمان چینی خانه دارای چهار شاه نشین و دارای طاق نماهای فوق العاده زیبا و نفیس از نوع مقرنس گچی است که روی آن نقاشی و طلاکاری شده است. هماهنگی و توازن رنگها با سطوح مقرنس از اسلیمها و گلهای مختلف منظره ای شگفت انگیز را ایجاد کرده است. این مکان در دوره صفویه محل نگهداری ظروف زرینه، سیمینه و ظروف سفارشی شاه عباس اول از کشور چین بوده است.

در سمت چپ سرسرای ورودی، مسجد جنت سرا قرار گرفته. جنت سرا به صورت فضای هشت ضلعی طراحی شده و فاقد محراب است. چنین به نظر می رسد که فضای جنت سرا بیشتر برای انجام مراسم صوفیانه و گرفتن مجالس سماع عارفانه بوده و سنگ میدان یا «میدان داشی» آن هنوز در مجموعه بقعه شیخ صفی الدین موجود است. مسجد جنت سرا در گذشته دور دارای سقف گنبدی بوده که پس از فرو ریختن در دوره قاجاریه، سقفی چوبی و مسطح روی آن ایجاد شد که بر 16 ستون چوبی استوار شده است. مسجد جنت سرا از نمای بیرونی مشرف به صحن داخلی سرسرای عظیمی است که در مقابل آن پنجره مشبک گره چینی نصب شده و در جناحین آن دو نیم قوس در ورودی اتاق متولی قرار گرفته است.

نسبت شیخ صفی با نوزده واسطه به سیدحمزه، فرزند امام موسی کاظم (ع) می رسد. شیخ صفی جد بزرگ پادشاهان سلسله صفویان است. معمار سازنده گنبد شیخ صفی، عوض بن محمد بوده است. نمای قندیل خانه به دست ابراهیم استاد بنای تبریزی و زیر نظر معمار باشی صادق بیک مرمت شده است. قسمت های مختلف بنا در حدود نیم قرن پیش با نظارت حسین معارفی، از استادان معمار اصفهان مرمت شده است. مهم ترین قسمت مجموعه گنبدخانه شیخ صفی است که در جنوب حیاط کوچک قرار دارد. در این محل خانقاه و مسکن شیخ قرار داشته که پس از مرگش مدفن او گردیده است.

آرامگاه شیخ صفی برجی منفرد است. سردر این برج در سوی شمال شرقی آن قرار داشته که امروزه قاب بیرونی آن با تزیینات کاشی معرق در انتهای شاه نشین قندیل خانه، در محلی که دو بنا به هم متصل می گردند، دیده می شود. بدنه خارجی برج یکسره با کلمه "الله" به خط بنایی و از کاشی فیروزه ای پوشیده شده و به همین علت به "گنبد الله الله" مشهور است. دیوارهای داخل گنبدخانه را با پارچه های نقاشی شده پوشانده اند.

در کاوش های اخیر، یک سری تنبوشه های سفالی و جوی ها وآب روها دیده شده که به همراه دیگر تاسیسات مربوط به آب رسانی از وجود نظامی دقیق برای استفاده از آب در این مجموعه خبر می دهد.