Architektonisch wurde das Dölauer Krankenhaus von dem Architekten Ernst Georgi als Luftwaffenlazarett konzipiert. Daran erinnert der terminalartige Grundriss des Hauses, der aus der Vogelperspektive besonders gut zu erkennen ist. Die Hauptzufahrt erfolgt über die Röntgenstraße.

Im rechten Pfortengebäude haben die Mitarbeiter des Wach- und Sicherheitsdienstes ihr Domizil. Im linken Gebäude neben der Schranke steht das Notstromaggregat. Direkt nach der Pforte folgt der Haupteingang zum Zentralflügel. Im Erdgeschoss befinden sich Rezeption, Patientenaufnahme, Labor, Krankenhausseelsorge, Geldautomat und Kasse, Sozialdienst, der Friseursalon sowie das Bistro. 

In den Obergeschossen liegen die IMC/stroke unit, die Handchirurgie, Konferenzräume und das Schlaflabor. Links neben dem Haupteingang steht die Dietrich-Bonhoeffer-Kapelle, die zugleich als Tagungszentrum genutzt wird. Links neben Zentralflügel und Kapelle folgt oberirdisch der sanierte Ostflügel. Im Untergeschoss des Ostflügels befindet sich die interdisziplinäre Notfallaufnahme. Darüber liegen die Stationen 17 (Chirurgie) und 18 (Urologie). Unterirdisch zwischen Zentral- und Ostflügel befinden sich die in den letzten Jahren neu errichteten Räume des Zentral-OP, der ITS und des Institutes für Radiologie. Auf der gegenüberliegenden Seite des Zentralflügels folgt der im Jahr 2005 sanierte Westflügel. In den beiden Obergeschossen beherbergt er die Stationen 19 und 20 der Klinik für Neurologie.

Zwischen Zentral- und Ostflügel liegt nicht nur ein architektonisch und ökologisch interessantes Regenwasser-Rückhaltebecken. Im Untergeschoss, das im März 2006 seiner Bestimmung übergeben wurde, befinden sich modern ausgestattete Funktionsräume der Kliniken für Inneren Medizin, Neurologie und Urologie, medizinische Ambulanzen sowie die Behandlungsräume der Physio- und Ergotherapie.

An den Westflügel schließt sich die neue Cafeteria (Eröffnung Sommer 2006) und das Modulbettenhaus mit den Stationen 40 bis 42 an. Im Viertelkreisförmigen Cafeteria-Gebäude wurden in 2006 neben der Küche auch die neuen HNO-Funktions- und Ambulanzräume eingerichtet.

Hinter dem Modulbettenhaus und unmittelbar am Waldrand liegt das sog. Neue Bettenhaus. Es wurde Ende der 80er Jahre errichtet. Im Erdgeschoss beherbergt es die Apotheke. Darüber liegen die Stationen 27 bis 30, die zur Klinik für Innere Medizin II sowie zur Thoraxchirurgie (Station 27) gehören sowie das MVZ und die Neurologische Ambulanz.

An ein Sanatorium erinnert der Blick vom Park aus auf die Südfront des Haupthauses. Alle Patientenzimmer im Haupthaus liegen zur Parkseite (Südseite) und sind mit Balkon bzw. im Erdgeschoss mit Terrasse ausgestattet. Seit 2006 wird dieser Gebäudekomplex einer umfangreichen Sanierung unterzogen. 

Im Osten wie im Westen wird das Haupthaus durch zwei kleine Außenflügel ergänzt, die in die Sanierung einbezogen sind. Am nordwestlichen Ende des Krankenhausgeländes liegt das Gebäude der ehemaligen Kinderklinik, in der sich jetzt die Verwaltung des Krankenhauses und eine kardiologische Praxis befinden. In weiteren Gebäuden im Krankenhausgelände befinden sich die Räume des Pathologischen Institutes und des Krankenblattarchivs. Den Abschluss dieses kleinen Rundganges bildet das Gebäude der Haustechnik im Nordosten des Areals. Es liegt unmittelbar hinter dem Blockheizwerk, das das Krankenhaus in der kalten Jahreszeit mit Wärme und übers Jahr mit Warmwasser versorgt.