塔为五层花岗石仿砖木平面八角攢尖顶楼阁式结构，底围60米，高48.27米，是全国最高的石构空心宝塔。
塔座为须弥座。塔身转角立倚柱，柱径和柱高的比例粗短。柱头出华拱二跳承撩檐枋。塔的每层开四门设四龛，塔身外均伸出平座勾栏，可供游人绕塔凭眺。
须弥座束腰部分的佛传图浮雕是宋代泉州佛教著名石雕。原有40方，现存37方，辉绿石雕成，刻工精绝。其艺术水平，远胜于塔身石雕。内容大都取材于印度佛教神话故事，但人物装束及周围环境布置，已经全部汉化。
塔座四方各有七级台阶，台阶两侧栏板上也有石雕，两边对称。左侧持幡者当为“接引菩萨”的形象。
塔身每层环转空洞，每层每面镶嵌两幅左右并列的人物浮雕，五层共计80幅。五层寓意五乘，表示佛教修行的五种境界，而每层每面两个人物之间必有“性类相近、响应对称”的关系。
第一层为“人天乘”。雕的是四大天王、天龙八部、金刚力士等诸天神将。他们的道果还处于人与天之间，位置最低，只负有把守门卫、保护佛法的职责。
第二层为“声闻乘”。雕的是曾经亲耳聆听释迦牟尼声教、断尽烦恼、不再轮回生死的阿罗汉。他们负有教化芸芸众生、行仁施善、点化皈依佛门的任务。
第三层为“缘觉乘”。雕的是在释迦牟尼涅槃后，凭着自己的敏利机根而觉悟得道的尊者罗汉界的尊像，如降龙罗汉与伏虎罗汉。他们已修炼并掌握了绝技、法术、秘诀，能上能下，能文能武，是可走通人间和佛界的智能贤达者。在第二、三层，有佛史记载来中国弘传佛法最早的印度高僧竺法兰与摄摩腾，有中国佛教五大宗派创始人法藏（华严宗）、玄奘（法相宗）、智乐顗（天台宗）、慧远（净土宗）、达摩（禅宗），以及被奉为西方东土应化圣贤的丰干、僧伽、寒山、拾得、慧思、宝誌、布袋和尚等。
第四层为“菩萨乘”。雕的是中国佛教的观世音、文殊、普贤、地藏王四大菩萨，以及伽叶、阿难，观音菩萨与大势至菩萨、香积菩萨与妙音菩萨、日光菩萨与月光菩萨等。他们善观世音，知疾苦，行仁施善，广发大慈大悲之恩，普施救苦救难法术。
第五层为“佛乘”。雕的是“天上地下、唯我独尊”的释迦牟尼佛，以及药师琉璃光佛、阿弥陀佛、弥勒佛等。他们是佛教界的最高权威者，知过去，识现在，驾驭未来的三世尊佛，统辖三世一切的尊者。
镇国塔的这种按照塔层高低，有序分布佛像（金刚武士—和尚法师—罗汉尊者—菩萨—佛祖）的排列法体现了佛家后来严格的等级制度。
东塔
西塔
西塔名曰“仁寿塔”，为尊仰阿弥陀佛而建。五代梁贞明年间，建七级木塔，号无量寿塔，宋政和四年改名仁寿。绍兴二十五年遭火灾，淳熙年间改建为砖塔。绍定元年，改建为石塔，至嘉熙元年完工，先东塔十年而成。
西塔象征西方级乐世界，以塔身的八面和塔顶、塔座合为十方净土。每一方净土从上到下交错安排着诸天神将、罗汉、高僧、菩萨、童子，还有对佛教发展大有贡献的梁武帝、昭明太子，以及神话故事中的猴行者、火龙太子等浮雕像。全塔也是80尊，因表现的是“一切众生佛性平等”的教旨，不具五乘的意义，故排列不如东塔严格。但就石雕艺术而言，除去须弥座束腰上的浮雕逊于东塔外，塔身的人物浮雕甚至还胜过东塔一筹。
据说西塔第五层上，有一对梁武帝与唐三藏（玄奘）并列的的浮雕，可惜太高，无法看到。但第四层东北壁上的“猴行者”雕像，却是断断不敢漏过的。“猴行者”猴头人身，尖咀鼓腮，圆眼凹鼻，目光炯炯，项挂大念珠，上身皮毛直缀，衣袖捋在上臂肩，臂上肌肉隆起，左手执一把鬼头大砍刀，刀把上的绦带套在手腕上，右手屈在胸前，拇指和食指捻着一颗念珠，腰围皮裙，腰带上系着一卷《孔雀王咒》和一只宝葫芦。
上世纪80年代，日本学者中野美代子提出，这尊猴行者就是成书于明嘉靖、万历年间的《西游记》中的孙悟空，由此推定“孙行者生在福建”。此说在当时曾引进不小的轰动，但这毕竟只是一种推论。也有人认为，这尊猴行者是印度古代史诗《罗摩衍那》中的神猴哈奴曼，这当然也是一种臆测。
束腰上的浮雕有双龙抢珠、双狮戏球、花卉三种题材，形态多样。
塔座四方各有三级台阶，台阶两侧栏板上有对称石雕，题材为凤衔瑞草。
东西两塔除却外观雄伟、结构严谨、石雕精湛外，在抗震性能方面也有卓越表现。东西塔建成后，经历多次台风、地震的考验，至今岿然屹立，堪称奇迹。其中包括明万历三十二年十月初八泉州湾的8级大地震，震中烈度近10度。
史载：“三十二年十一月初八日地震。初九夜大震，自东北向西南。是夜连震十余次，山石海水皆动，地裂数处，郡城尤甚。开元寺东镇国塔第一层尖石坠，第二、三层扶栏因之并碎。城内外庐舍圮，覆舟甚多。”
归结起来，两塔卓越的抗震性能，首先得益于“双筒”结构和辐辏梁的设置。
六胜塔内部
两塔的塔室中心，均用花岗岩条石砌筑起一个平面八角形的塔筒，从第一层直通塔顶。塔筒外壁和塔室内壁之间，每层每角架设一条大石梁，一头插入塔筒外壁的转角部位，一头插入塔室内壁的凹角部位。大石梁两端，出二跳丁拱承托，用以缩短跨度，提高抗剪力。
这样的结构，从平面上看，极其类似于车轮。塔筒就是车轮的轴心，塔壁就是轮辋，八条大石梁就象八根辐条，连接车毂和轮辋，组成一个辐辏状的套筒式的绞结体，使外围的塔壁和室内的塔筒紧紧牵拉，相互攀抵，保证了塔身重心的聚向力，从整体上起到了加固作用。
“双筒”结构石塔，在闽南地区极富代表性，诸如石狮市的六胜塔、姑嫂塔。
六胜塔
此外，两塔塔壁坚厚达２米，采用丁顺砌筑法，大量使用仿木斗拱、“墩接柱”等构件，也在客观上起到了稳固塔身，吸收、缓冲地震能量，减轻、消除地震破坏的作用。
