1778年，法源寺奉乾隆皇帝下詔再次整修，竣工後乾隆皇帝親自來到法源寺，禦書“法海真源”匾額賜寺，懸掛在大雄寶殿之上。據說乾隆皇帝親自到此進香，他有感於法源寺悠久的曆史，在寺內寫下了“最古燕京寺，由來稱憫忠”的詩句。
曆經千年的法源寺，不僅保留了明清時期的古老建築，還為世人留下了許多珍貴的文物和傳奇故事。比如毗盧殿的大玉海和底座就很傳奇。
有一年，大玉海和底座流落到西華門外真武廟，後成了道士的醃菜缸。清乾隆帝發現後，以千金易之，放在北海團城，並配一個底座，而原來的底座卻仍在真武廟，乾隆發現後又命人給底座配了個玉海。
法源寺占地麵積6700平方米，主要建築有山門、天王殿、大雄寶殿、憫忠台、無量殿、大悲壇、藏經閣、大遍覺堂、鍾鼓樓和東西廊廡等，共七進六院，布局嚴謹，寬闊廣大，是北京城內保存下來曆史最為悠久的古寺廟建築群。
走進山門，左右兩側分別聳立著鍾樓和鼓樓。前邊是雄偉的天王殿，殿內正中供奉著明代製作的彌勒菩薩的化身布袋和尚銅像，高1.12米，袒胸露懷，歡天喜地的樣子。
彌勒佛的背後，是勇猛威嚴的護法神韋馱坐像，明代銅鑄，高1.7米。兩側是明代銅鑄的四大天王像，十分珍貴，皆高1.2米。
大雄寶殿為1778年重修，雄偉莊嚴，氣勢非凡。麵闊5間，前出抱廈3間，是寺內最主要的建築，簷下繪製了金龍和璽彩畫，抱廈梁架上懸掛著乾隆帝禦書的“法海真源”匾額。殿前有明清石碑6通，其中1734年刻的《法源寺碑》是法源寺的一篇廟史，記述了修寺的曆史經過。
大雄寶殿正中供奉著“華嚴三聖”，即毗盧遮那佛、文殊和普賢菩薩像。為明代製作，木胎貼金罩漆。正中的毗盧遮那佛端坐在須彌座上，像高2米。加上背光，通高3.97米。文殊、普賢分立毗盧遮那佛兩旁，像高2.14米。 這3尊塑像，妙相莊嚴，雕製精美，在明代塑像中可推上乘，木質佛像保存如此完好的，在北京古寺中可謂鳳毛麟角了。
與“華嚴三聖”平行的，左側供藥上菩薩、無盡意菩薩、藥王菩薩像，右側供觀世音菩薩、大勢至菩薩、彌勒菩薩像。它們與文殊、普賢一起，又合稱為“八大菩薩”，但與常規不同的是這六尊菩薩手印各異，而且都端坐在麒麟或大象馱著的蓮花寶座之上。
大殿兩側為十八羅漢坐像，像高約1.35米，木胎貼金，為清朝製品。
大殿中迤麗兩表石柱礎，作卷葉蓮瓣，也許就是唐初建寺時原物，其石質也不是一般北京附近所產的白石。
法源寺中最為珍貴的寶貝，當屬大雄寶殿之後的憫忠台。憫忠台一名念佛台，又稱觀音殿。憫忠台周圍護以磚欄，殿堂建於台上，台基高1米多，殿堂的外牆以12柱為架，室內再以12柱支撐，構造獨特，別致美觀。而樣式則與故宮禦花園中的萬春亭相同，後者正是仿照憫忠台而建。
這裏保存著法源寺的曆代石刻、經幢等，以唐《無垢淨光寶塔頌》、《憫忠寺藏舍利記》、《承進為薦福禪師造陀羅尼經幢》，遼代的《燕京大憫忠寺菩薩地宮舍利函記》最為珍貴。
其中《憫忠寺重修舍利記》中有“大燕城內，地東南隅，有憫忠寺”一句，後世正是據此才推斷出當年幽州城的規模和大致的格局。
殿外山牆，還嵌有清代著名書法家翁方鋼複製的唐“雲麾將軍碑”殘柱基，另有清乾隆皇帝抄寫的《心經》、1806年詩人餘集等人分別題寫的《法源八詠》等碑刻，是研究佛學和法源寺曆史的重要資料。
憫忠台院中還有一具石雕香爐，雕鏤精致，刀法細膩，是不可多得的藝術珍品。
憫忠台後麵的殿堂叫淨業堂。堂前有一巨大石缽，雙層石座，周圍雕著海水花紋和山龍、海馬及八寶等形象，雕刻極為精美，可與元代的“瀆山大玉海”媲美。
淨業堂內供奉著總高5.65米的明代銅質五方佛像，極為罕見。造像實高4.58米，其上層為安坐在須彌座上的毗盧佛；中層為東西南北四方佛；下層為千瓣蓮花寶座，每瓣上雕一小佛，形成“千佛繞毗盧”的景象，表示佛之諸多化身都圍繞依附佛的法身。
銅像安置在高1.1米的石質須彌座上，座的四周鏤刻著力士以及升龍浮雲，自然古樸。這組佛像原在西四報子胡同的隆長寺內供奉，寺毀後被移至此。
該殿原本還珍藏了唐玄奘法師的頂骨舍利，玄奘法師的頭骨舍利是988年由金陵長幹大師於終南山的紫閣寺內發現的，一起收藏於長幹寺。清鹹豐年間寺及舍利塔皆毀，後因建築施工而發現了石函，移置於法源寺供奉，但可惜不久後即被盜，此後舍利杳無音訊。
第五進院落大悲壇又稱觀音殿，麵闊5間，殿後接抱廈1間。殿前對聯為乾隆皇帝撰文手書，題為“華雨靜飄空色外，心珠常印摩尼中”。
該殿供奉的都是觀音像，形態各異，共有7尊。殿正中是3尊明代的木胎幹漆製的大士像，中間為聖觀音，左為十八臂的準提觀音，右為自在觀音。在殿的左右兩側還各有兩尊，左側是送子觀音與眾寶觀音，右側是綠度母與千手千眼觀音。
就陳設觀音的數量上看，與常說的七觀音相吻合，但無論是密宗六觀音，還是天台宗的六觀音，均與之不符，可見這些塑像可能並非一組，而是後世組合在一起的，既有六觀音中形象，又有三十三觀音中的形象，還有藏傳佛教的綠度母形象，構成複雜。
殿內陳列著唐代至清代的各種佛經善本，並有西夏文、回鶻文、蒙古文、藏文和傣文的佛經。在大悲壇內還陳列著清乾隆年間製作的3座琺琅塔，高2.4米，精美細致。
這裏陳列著曆代佛像、石刻及藝術珍品，有我國最早的東漢時代的陶佛座像，有東吳時代的陶魂瓶，有北齊石造像、唐石佛像、五代鐵鑄佛像、宋木雕羅漢、元鋼鑄觀音、明木雕伏虎羅漢等，都是珍貴文物。另外還有不少各國贈送的經像文物。
最後的殿堂是藏經閣，大殿全部用青磚鋪地，閣上供奉著大士像，為木胎幹漆所製，是明代造像藝術精品。閣內珍藏著是、清時期所刻藏經。日本國寶“鑒真大師像”到我國巡展時，曾在這裏供奉了7天，有16萬信徒和群眾前來瞻仰、觀看。