Здание имеет центрическую композицию, оно квадратное в плане (54x54 м), крестообразно рассеченное по осям сводчатыми коридорами, которые ведут в центральный квадратный дворик (I 1,5x11,5 м) с глубокими сводчатыми айванами на осях, позволявших доступ к многочисленным помещениям. Они располагались в два этажа в четырех секторах здания, охваченных узкими сводчатыми кулуарами. Общее число помещений Кырк-Кыза достигало полусотни, в том числе обширный трехколонный зал – гостиная-мехмонхона. Углы здания фланкировали полые, круглые в плане башни. Материалом постройки служит сырцовый кирпич, стены оштукатурены глиной. Фасады Кырк-Кыза почти однозначны: гладь стен, ритмически разделенная вертикальными щелями световых проемов, массивные башни на углах и глубокий айван со стрельчатым сводом в центре. Щипцовые стены этих айванов имеют более детализированную архитектурную разработку за счет фигурных нишек, выложенные ступенчатым напуском кирпичей.