Thái Bình Lâu được gọi tắt từ danh xưng “Thái Bình Ngự Lãm Thư Lâu”, là tên của một tòa nhà có mô thức kiến trúc tương tự, được vua Đồng Khánh (1886 - 1888) cho xây dựng ở bên kia hồ Ngọc Dịch và đã bị triệt giải dưới thời vua Duy Tân (1907 - 1916). Thái Bình Lâu được xây dựng trên nền của công trình có tên Thanh Hà Thư Lâu (là công trình được xây vào năm 1844 dưới thời vua Thiệu Trị, tuy nhiên đã bị triệt giải dưới thời vua Thành Thái).

Thái Bình Lâu là một tòa “nhà kép” hai tầng, quay mặt về hướng Đông, hai bên có hai Dực lang tương đối ngắn, ở phía trước sân có bức bình phong, phía sau tòa nhà chính có một bể cạn, bên trong đặt hòn non bộ mang giá trị cao về nghệ thuật tạo hình và tạo cảnh. Thái Bình Lâu có mặt nền cao 01m, tiền sảnh có bốn cột xây bằng gạch trát vữa, phía trên mặt tiền có bức hoành phi đắp nổi sành sứ ba chữ “Thái Bình Lâu”, hai bên là bài văn do vua Khải Định ngự chế, nội dung viết về lịch sử, chức năng và một số thông tin liên quan đến công trình. Phía sau tiền sảnh là chính doanh, đây là tòa nhà 02 tầng cao 9,55m, mái được lợp bằng ngói âm dương tráng men vàng. Hậu doanh có 03 gian 02 chái, mái lợp ngói liệt.

Nét độc đáo nhất và tiêu biểu nhất của công trình Thái Bình Lâu là nghệ thuật trang trí khảm sành sứ và thủy tinh màu đạt đến đỉnh cao, được trang trí phong phú và tinh xảo ở trên các bờ nóc, bờ quyết của công trình. Ngay chính giữa bờ nóc của nhà chính doanh đặt một chữ “Thọ” rất lớn, xung quanh có viền 04 con dơi tượng trưng cho đề tài “Ngũ Phúc”. Ở hai đầu bờ nóc đắp 02 hình hồi long vươn cao uy nghi. Tại mỗi góc của hai tầng mái từ trên xuống dưới đều trang trí đề tài “Tứ Linh” (long, lân, quy, phụng) với màu sắc sặc sỡ cùng dáng vẻ sinh động. Trên các bờ nóc bờ quyết của nhà hậu doanh, phần đầu hồi trang trí đắp nổi đề tài “Hải Ốc thiêm trù” với hình ảnh ba ông già hỏi thăm nhau và chúc thọ cho nhau.