Xây dựng từ thời Trần (1225-1400), chùa được tu sửa vào các năm 1609, 1612, 1630- 1636, 1691-1703. Kiến trúc hiện nay kiểu “nội công ngoại quốc”, gồm tiền đường năm gian, ba gian thượng điện, hai dãy hành lang mỗi bên chín gian, nhà tổ bẩy gian.
Chùa Thái Lạc còn giữ được bộ vì gỗ ở gian giữa tòa thượng điện, kiến trúc thời Trần, còn khá nguyên vẹn. Loại hình này ở nước ta rất hiếm, ngoài chùa Thái Lạc chỉ còn thấy ở chùa Dâu, chùa Bối Khê. Bộ vì kiến trúc kiểu giá chiêng, dựa trên kết cấu bốn hàng chân cột. Trên bộ vì được kết hợp hài hòa giữa kiến trúc và trang trí. Trên các cốn, các đố của bộ vì và trên các cột, đấu có nhiều mảng chạm khắc lớn. Nếu nguyên vẹn, có khoảng 20 bức chạm nổi các đề tài khác nhau, hiện nay có 16 bức. Trên ván bưng chạm tiên nữ đầu người mình chim. Trên thân cột trụ chạm hình các ông phỗng giơ tay đỡ bệ sen phía trên. Trên ván nong trang trí đề tài các tiên nữ. Nơi tiên nữ đang cưỡi phượng, người thổi tiêu, người kéo nhị. Nơi khác, tiên nữ đang thổi sáo, đánh đàn. Có cảnh tiên nữ đầu người mình chim đang giơ tay dâng hoa. Độc đáo hơn còn có cảnh chạm dàn nhạc ba người đang sử dụng những nhạc cụ dân tộc. Tất cả chúng chẳng những là các tác phẩm nghệ thuật tạo hình giá trị, một vốn tài liệu quý giúp chúng ta hiểu biết về nền nghệ thuật âm nhạc cổ của cha ông. Các hoạ tiết này phản ánh khá rõ nét xã hội Việt thời Trần với hào khí Đông A ba lần chiến thắng quân xâm lược Nguyên Mông. Các mảng chạm khắc ở chùa Thái Lạc, dưới con mắt người xem vẫn hiện lên với một hiệu quả thẩm mỹ đầy đủ và trọn vẹn.
Chùa Thái Lạc là một trong bốn chùa thờ Tứ Pháp (Pháp Vân, Pháp Vũ, Pháp Lôi, Pháp Điện) tại xã Lạc Hồng. Tại các chùa này hiện còn lưu giữ nguyên mẫu các pho tượng Tứ Pháp mà tương truyền rằng được tạc từ cành dâu, lấy từ chùa Dâu, tỉnh Bắc Ninh. Đây cũng là hệ thống Tứ Pháp tượng trưng cho những thế lực thiên nhiên như mây, mưa, sấm, chớp mang đậm màu sắc của nền văn minh lúa nước. Pháp là một trong những hình thái tín ngưỡng thờ thần nông nghiệp cổ sơ khi mà đời sống nông nghiệp lệ thuộc hoàn toàn vào thiên nhiên.
Trong các công trình kiến trúc gỗ truyền thống tại Việt Nam nhất là đối với các công trình mang yếu tố tôn giáo và tín ngưỡng như đình, đền, chùa, miếu... thì mảng điêu khắc được đánh giá là một trong những yếu tố quan trọng bậc nhất tạo nên vẻ đẹp cho công trình. Kỹ thuật đục nổi bong kênh trên một mặt phẳng, đón ánh sáng của thiên nhiên hay ánh đèn hương tạo cảm giác sáng tối, lắng đọng. Các vì kèo gỗ thời Trần còn lại ở chùa Thái Lạc đều có kích thước vừa phải, chúng là những bộ phận trụ chống chủ yếu, được nối với nhau bằng những đường xà dọc và các đường hoành để tạo thành một khung cốt vững chắc, nhằm đỡ toàn bộ lực đè của mái nhà. Đặc biệt phía trên câu đầu, ở giữa còn gắn thêm một bộ phận được gọi là giá chiêng, khác với kiến trúc về sau, chúng đều có dáng thấp, ở giữa không để rỗng mà được lắp ghép một mảng gỗ có tạo hình quầng lửa nhọn đầu. Mảng ván bưng này về cấu trúc không có tác dụng gì, có lẽ các nhà kiến trúc xưa có ý lắp thêm vào đó nhằm để trang trí, tô điểm cho công trình của mình được hoàn mỹ hơn.
Chùa Thái Lạc còn giữ được tượng Pháp Vân, ba bệ thờ và ba tấm bia đá ghi quá trình trùng tu tôn tạo chùa. Tất cả đều có niên đại thế kỷ 16-17. Năm 1964, chùa Thái Lạc được Bộ Văn hóa - Thông tin xếp hạng di tích kiến trúc nghệ thuật đặc biệt quan trọng.