Come la maggior parte dei templi Khmer, Vat Phou è orientato verso est, anche se l’asse è rivolto otto gradi a sud dell’est dovuto, essendo determinato principalmente dall’orientamento della montagna e del fiume. Compresi i barays (serbatoi), si estende per 1,4 chilometri (0,87 mi) verso est dalla fonte della sorgente, alla base di una scogliera a 100 metri (330 ft) sulla collina. 6 chilometri (3,7 mi) ad est del tempio, sulla riva occidentale del Mekong, si trovava la città, mentre una strada a sud del tempio stesso portava ad altri templi e infine alla città di Angkor.
Accedendo dalla città (di cui rimane poco), la prima parte del tempio raggiunta è una serie di barays. Solo uno contiene ora acqua, il baray centrale di 600 per 200 m che si trova direttamente lungo l’asse del tempio; c’erano serbatoi a nord e a sud di questo, e un altro paio su ogni lato della strada rialzata tra il baray centrale e i palazzi.
I due palazzi stanno su una terrazza su entrambi i lati dell’asse. Sono conosciuti come i palazzi nord e sud o, senza alcuna prova, i palazzi degli uomini e delle donne (il termine “palazzo” è una semplice convenzione e il loro scopo è sconosciuto). Ognuno consisteva in un cortile rettangolare con un corridoio e un ingresso sul lato verso l’asse, e false porte alle estremità est e ovest. I cortili di entrambi gli edifici hanno muri di laterite. I muri del corridoio del palazzo settentrionale sono in laterite, mentre quelli del palazzo meridionale sono in arenaria. L’edificio settentrionale è ora in condizioni migliori. I palazzi sono notevoli soprattutto per i loro frontoni e architravi, che sono nel primo stile di Angkor Wat.
La terrazza successiva ha un piccolo santuario di Nandi (il monte di Shiva) a sud, in cattive condizioni. La strada che collegava Vat Phou ad Angkor correva a sud di questo tempio. Proseguendo verso ovest, scale successive portano su altre terrazze; tra di esse si trova un dvarapala che è stato venerato come re Kammatha, mitico costruttore del tempio. Sulla stretta terrazza successiva ci sono i resti di sei piccoli santuari distrutti dai cacciatori di tesori.
Il sentiero culmina in sette livelli di arenaria che salgono alla terrazza superiore e al santuario centrale. Il santuario è in due parti. La parte anteriore, in pietra arenaria, è ora occupata da quattro immagini di Buddha, mentre la parte posteriore in mattoni, che un tempo conteneva il lingam centrale, è vuota.
L’intero tetto manca, sebbene una copertura di fortuna sia stata aggiunta alla parte anteriore. L’acqua della sorgente che emerge dalla scogliera a circa 60 m a sud-ovest del santuario veniva incanalata lungo acquedotti di pietra nella camera posteriore, bagnando continuamente il lingam. Il santuario è più tardivo dei palazzi nord e sud, appartenendo al periodo Baphuon del tardo 11° secolo. Il lato est ha tre porte: da sud a nord, i loro frontoni mostrano Krishna che sconfigge il nāga Kaliya; Indra che cavalca Airavata; e Vishnu che cavalca Garuda. Il muro orientale reca dvarapala e devata. Gli ingressi a sud e a nord hanno architravi interni ed esterni, incluso uno a sud di Krishna che fa a pezzi Kamsa.
Altre caratteristiche dell’area sono una biblioteca, in cattivo stato, a sud del santuario, e un rilievo della Trimurti a nord-ovest. Ci sono altre incisioni più a nord: un’impronta di Buddha sulla parete rocciosa e massi a forma di elefante e di coccodrillo. La pietra del coccodrillo ha acquisito una certa notorietà come possibile luogo di un sacrificio umano annuale descritto in un testo cinese del sesto secolo. L’identificazione è resa plausibile dalla somiglianza delle dimensioni del coccodrillo con quelle di un uomo.