આ મંદિર સૂર્ય દેવના રથના રૂપમાં નિર્મિત છે. આને પત્થર પર ઉત્કૃષ્ટ નક્શી કરીને ખૂબ જ સુંદર બનાવાયું છે. સંપૂર્ણ મંદિર સ્થળને એક બાર જોડી ચક્રોવાળા, સાત ઘોડાથી ખેંચાતા સૂર્ય દેવના રથના રૂપમાં બનાવાયું છે. મંદિરની સંરચના, જે સૂર્યના સાત ઘોડા દ્વારા દિવ્ય રથને ખેંચવા પર આધારિત છે, પરિલક્ષિત હોય છે. હવે આમાંથી એક જ ઘોડો બચ્યો છે. આ રથના પૈડાં, જે કોણાર્કની ઓળખ બની ગયા છે, ઘણાં ચિત્રોમાં દેખાય છે. મંદિરના આધાર ને સુંદરતા પ્રદાન કરતા આ બાર ચક્ર વર્ષના બાર મહિના ને પ્રતિબિંબિત કરે છે જ્યારે પ્રત્યેક ચક્ર આઠ આરાથી મળી ને બન્યો છે જે દિવસના આઠ પહોરને દર્શાવે છે.
મુખ્ય મંદિર ત્રણ મંડપોમાં બનેલ છે. આમાંથી બે મંડપ પડી ગયા છે. ત્રીજા મંડપમાં જ્યાં મૂર્તિ હતી ત્યાં અંગ્રેજોએ ભારતીય સ્વતંત્રતા પૂર્વ જ રેતી અને પત્થર ભરાવી બધાં દ્વારોને સ્થાયી રૂપે બંધ કરાવી દીધા હતાં, જેથી તે મંદિર વધુ ક્ષતિગ્રસ્ત ના થઈ શકે. આ મંદિરમાં સૂર્ય ભગવાનની ત્રણ પ્રતિમાઓ છે:

આના પ્રવેશ પર બે સિંહ હાથીઓ પર આક્રમક થતા રક્ષામાં તત્પર દેખાડ્યાં છે. આ સંભવતઃ તત્કાલીન બ્રાહ્મણ રૂપી સિંહોંનું બૌદ્ધ રૂપી હાથીઓ પર વર્ચસ્વનું પ્રતીક છે. બનેં હાથી, એક-એક માનવ ઊપર સ્થાપિત છે. આ પ્રતિમાઓ એક જ પત્થરની બનેલી છે. આ ૨૮ ટનની ૮.૪ ફીટ લાંબી ૪.૯ ફીટ પહોળી તથા ૯.૨ ફીટ ઊંચી છે. મંદિરના દક્ષિણી ભાગમાં બે સુસજ્જિત ઘોડા બનેલા છે, જેમને ઑડિશા સરકારે પોતાના રાજચિહ્નના રૂપમાં અંગીકાર કરી લીધા છે. ૧૦ ફીટ લાંબા અને ૭ ફીટ પહોળા છે. મંદિર સૂર્ય દેવની ભવ્ય યાત્રાને બતાવે છે. આના પ્રવેશ દ્વાર પર જ નટ મંદિર છે. આ તે સ્થાન છે, જ્યાં મંદિરની નર્તકિઓ, સૂર્યદેવ ને અર્પણ કરવા માટે નૃત્ય કરતી હતી. પૂરા મંદિરમાં જ્યાં ત્યાં ફૂલ-બેલ અને ભૌમિતીક નમૂનાની નક્શીની ગકરાઈ છે. આ સાથે જ માનવ, દેવ, ગંધર્વ, કિન્નર આદિની આકૃતિઓપણ એન્દ્રિક મુદ્રાઓમાં દર્શિત છે. આમની મુદ્રાઓ કામુક છે, અને કામસૂત્રથી લેવાઈ છે. મંદિર હવે અંશિક રૂપે ખંડેરમાં પરિવર્તિત થઈ ચુક્યો છે. અહીંની શિલ્પ કળાકૃતિઓ નો એક સંગ્રહ, ભારતીય પુરાતત્વ સર્વેક્ષણ વિભાગ ના સૂર્ય મંદિર સંગ્રહાલય માં સુરક્ષિત છે. કવિશ્રી રવિન્દ્રનાથ ટાગોર આ મંદિર વિષે લખે છે: 
કોણાર્ક - જ્યાં પથ્થરોની ભાષા મનુષ્યની ભાષાથી શ્રેષ્ઠતર છે.

તેરમી સદી નું મુખ્ય સૂર્ય મંદિર, એક મહાન રથ રૂપ માં બનેલ છે, જેના બાર જોડ઼ી સુસજ્જિત પૈડાં છે, તથા સાત ઘોડાં દ્વારા ખેંચાય છે. આ મંદિર ભારતના ઉત્કૃષ્ટ સ્મારક સ્થળોમાં એક છે. અહીંના સ્થાપત્ય અનુપાત દોષો રહિત તથા ગુણોત્તર આશ્ચર્યચકિત કરવાવાળા છે. અહીંની સ્થાપત્યકળા વૈભવ તથા માનવીય નિષ્ઠાના સૌહાર્દપૂર્ણ સંગમ છે. મંદિરની પ્રત્યેક ઇંચ, અદ્વિતીય સુંદરતા અને શોભાની શિલ્પાકૃતિઓથી પરિપૂર્ણ છે. આના વિષય પણ મોહક છે, જે સહસ્ર શિલ્પ આકૃતિઓ ભગવાનોં, દેવતાઓ, ગંધર્વોં, માનવો, વાદ્યકો, પ્રેમી યુગલો, દરબારની છબીઓ, શિકાર તથા યુદ્ધના ચિત્રો થી ભરેલ છે. આની વચ્ચે વચ્ચે પશુ-પક્ષીઓ (લગભગ બે હજાર હાથી, કેવળ મુખ્ય મંદિરના આધારની પટ્ટી પર ભ્રમણ કરતા) અને પૌરાણિક જીવો, સિવાય મહીન અને પેચીદા વેલ બૂટા તથા ભૌમિતીક નમૂના અલંકૃત છે. ઑડિયા શિલ્પકળાની હીરા જેવી ઉત્કૃષ્ત ગુણવત્તા પૂરા પરિસરમાં અલગ દેખાય છે.
આ મંદિર પોતાની કામુક મુદ્રાઓ વાળી શિલ્પાકૃતિઓ ના માટે પણ પ્રસિદ્ધ છે.આ પ્રકારની આકૃતિઓ મુખ્યતઃ દ્વારમંડપના દ્વિતીય સ્તર પર મળે છે. હજારો માનવ, પશુ તથા દિવ્ય લોકો આ જીવન રૂપી મેળામાં કાર્યરત દેખાય છે, જેમાં આકર્ષક રૂપે એક યથાર્થવાદનો સંગમ કરેલો છે. આ ઑડિશાની સર્વોત્તમ કૃતિ છે. આની ઉત્કૃષ્ટ શિલ્પ-કળા, નક્શ, તથા પશુઓ તથા માનવ આકૃતિઓનું સટીક પ્રદર્શન, આને અન્ય મંદિરોથી ઘણું બેહતર સિદ્ધ કરે છે.

સૂર્ય મંદિર ભારતીય મંદિરોની કલિંગ શૈલીનું છે, જેમાં કોણીય અટ્ટાલિકા (મીનાર રૂપી) ની ઉપર મંડપની જેમ છત્રી ઢંકાયેલી હોય છે. આકૃતિમાં, આ મંદિર ઑડિશાના અન્ય શિખર મંદિરોથી ખાસ ભિન્ન નથી લાગતું. ૨૨૯ ફીટ ઊંચા મુખ્ય ગર્ભગૃહ ૧૨૮ ફીટ ઊંચી નાટ્યશાલા સાથે જ બનેલ છે. આમાં બાહર નિકળેલી અનેક આકૃતિઓ છે. મુખ્ય ગર્ભમાં પ્રધાન દેવતાનો વાસ હતો, કિંતુ તે હવે ધ્વસ્ત થઈ ચુક્યો છે. નાટ્યશાલા હજી પૂરી બચી છે. નટ મંદિર તથા ભોગ મંડપ ના અમુક જ ભાગ ધ્વસ્ત થયાં છે. મંદિર નું મુખ્ય પ્રાંગણ ૮૫૭ ફીટ X ૫૪૦ ફીટ નું છે. આ મંદિર પૂર્વ –પશ્ચિમ દિશા માં બનેલ છે. મંદિર પ્રાકૃતિક હરિયાળી થી ઘેરાયેલ છે. આમાં કૈજ઼ુએરિના તથા અન્ય વૃક્ષ રોપેલ છે, જે રેતીલી ભૂમિ પર ઉગે છે. અહીં ભારતીય પુરાતત્વ સર્વેક્ષણ વિભાગ દ્વારા બનાવેલ ઉદ્યાન છે.

પૌરાણિક મહત્ત્વ
અર્ચના બંધ થવી
સૂર્ય મંદિરનુ સ્થાપત્ય
ધ્વસ્ત થવાના કારણો