Η Μονή της Παντάνασσας δεσπόζει στον λόφο του Μυστρά, ευρισκόμενη εντός τετράγωνου περιβόλου. Μάλιστα, το τείχος της Άνω Χώρας συναντά και ταυτίζεται με τη δυτική πλευρά του μοναστηριακού περιβόλου. Η έκταση που περικλείεται εντός των τειχών παρουσιάζει έντονη κατωφέρεια προς τα βορειοανατολικά, όπου βρίσκονται το καθολικό αλλά και τα περισσότερα μοναστηριακά κτίσματα.
Το καθολικό έχει οικοδομηθεί σε άνδηρο, υψηλότερα από τον αύλειο χώρο της μονής. Ακολουθεί τον επονομαζόμενο «μεικτό τύπο» ή «τύπο του Μυστρά», που εφαρμόστηκε για πρώτη φορά στον ναό της Οδηγήτριας της Μονής Βροντοχίου (παραπομπή σε Μονή Βροντοχίου) και συνδυάζει τη διάταξη της δρομικής τρίκλιτης βασιλικής με νάρθηκα στο ισόγειο και του τετράστυλου σταυροειδούς εγγεγραμμένου ναού στον όροφο, όπου διαμορφώνεται υπερώο με πεντάτρουλλη κάλυψη. Η πλούσια διάρθρωση και διάπλαση του ναού κορυφώνεται στην ανατολική όψη, όπου δυτικά – γοτθικά μορφολογικά στοιχεία συνδυάζονται με βυζαντινές μορφές. Ο ναός διαθέτει μαρμάρινο δάπεδο, με ποικιλία μαρμάρων και μαρμαροθετήματα. Τα περισσότερα αρχιτεκτονικά μέλη, όπως κίονες, κιονόκρανα, προέρχονται από παλαιότερα οικοδομήματα και έχουν επαναχρησιμοποιηθεί, ενώ ορισμένα μέλη λαξεύθηκαν ειδικά για τον ναό.
Στοές περιέβαλλαν το μνημείο δυτικά και βόρεια. Τετραώροφος πύργος κωδωνοστασίου υψώνεται στη βορειοδυτική γωνία, συνιστώντας το εντυπωσιακότερο πρόσκτισμα του καθολικού, που υιοθετεί γοτθικό μορφολογικό ύφος.
Πρόσφατα η οικοδομική ιστορία του μνημείου μελετήθηκε συστηματικά, οπότε και αναγνωρίστηκαν τρεις διακριτές κατασκευαστικές φάσεις. Ο πρωτοστράτωρ και καθολικός μεσάζων Ιωάννης Φραγγόπουλος που παραδίδεται σε επιγραφές του ναού, συνδέθηκε με την τελευταία, τρίτη, μετασκευή. Στον νάρθηκα υπάρχουν τρεις τάφοι, σε αυτόν του νότιου τοίχου έχει ταφεί ο άρχοντας Μανουήλ Λάσκαρης Χατζίκης, η απεικόνιση του οποίου κοσμεί το τύμπανο του αρκοσολίου που σχηματίζεται.
Ο τοιχογραφικός διάκοσμος του μνημείου ανάγεται σε τέσσερις διαφορετικές χρονικές περιόδους (περίπου 1430, 1444/5, 17ος αι. και 18ος αι.). Οι αρχικές τοιχογραφίες του 15ου αι., που συνδέονται με τον Ιωάννη Φραγγόπουλο, σώζονται στην κόγχη και στην καμάρα του ιερού Βήματος και στα υπερώα. Πρόκειται για ζωγραφικό σύνολο υψηλής ποιότητας, που αντιπροσωπεύει εικονογραφικές και τεχνοτροπικές τάσεις της μητροπολιτικής τέχνης, όπως αυτές διαμορφώθηκαν στο καλλιτεχνικό κέντρο του Μυστρά, λίγο πριν τη δύση του βυζαντινού πολιτισμού. Η έντονη εκλεκτική διάθεση, η δραματική απόδοση των μορφών, ο χειρισμός του φωτός και του χρώματος, η ρεαλιστική απεικόνιση του τοπίου αναδεικνύουν τη μοναδικότητα της ζωγραφικής της Παντάνασσας.
Τα μοναστηριακά κτίσματα, κελιά και βοηθητικοί χώροι, λόγω έλλειψης χώρου, διατάσσονται σε μία ενιαία πτέρυγα στη βόρεια πλευρά της επιμήκους αυλής που διαμορφώνεται σε χαμηλότερη στάθμη από το καθολικό.
Κατά την Τουρκοκρατία η Μονή συνεχίζει τη λειτουργία της και εγκαταλείπεται κατά το Ορλωφικά το 1770. Από τα μέσα του 19ου αιώνα μέχρι και σήμερα στη Μονή διαβεί γυναικεία μοναστική κοινότητα.
