Açık avlulu, iki katlı ve dört eyvanlı bir medresedir. Giriş eyvanının sağındaki mescidin ve iki yan eyvanın firuze renkli çinileri, bu medreseye Gök Medrese adını kazandıracak kadar etkileyici ve güzel tasarlanmıştır. 

Gök Medrese, anıtsal mermer taç kapısı ve cephesiyle XIII. Yüzyılın karakterini tam anlamıyla yansıtır. Medresenin doğu yönünde olması gereken ana eyvan yıkılmış ve sonradan Müftü Seyyid Abdullah Efendi tarafından ahşap olarak yeniden inşa edilmiştir. 

Mescit Bölümü:  

Girişin sağındaki mescit bölümünün firuze renkli çinileri büyük bir kısmı düşmüş olsa da ihtişamını korumaktadır. Mescit mihrabının çevre bordürleri koyu mavi, mor ve firuze renkli çinilerle çiçekli kufi tarzda yazılı ayetleri çevrelemektedir. 

Mescit Kubbesi:  

Kare planlı mescit kubbesi, onaltıgen kasnağına Türk üçgenlerinin yardımı ile geçiş sağlar. Üçgenler ve kubbede tuğla-çini mozaik birlikte kullanılmıştır. Onaltıgen kasnaktan sonra yarım küre kubbe eteğine çepeçevre üç hadis yazılmıştır. Çinilerle süslü mihrabın çevresinde kufi yazı ile âyetel-kürsi yazılıdır. 

Cephe ve Taç Kapı: 

 Gök Medrese’nin cephesi 31.25 metre uzunluğundadır. Taç kapı, cephenin yaklaşık 1/3’ünü kaplar. Minarelerle birlikte yüksekliği 25 metre olan taç kapısı, cephenin 1.80 metre yukarısına çıkar. Medreseye 4 x 7 metre boyutlarındaki bir kapıdan girilir. 

Mescit ve Kubbe: 

Giriş eyvanının üstü yıldız tonozla örtülüdür. Giriş eyvanının yanlarındaki karşılıklı iki kapıdan sağdaki medresenin mescidine, soldaki darü’l-kurra kısmına açılır. Minarelerine bu odaların içinden çıkılır. Mescit, dershaneye göre daha büyük yapılmıştır. Bu mekân bütünüyle üçgenli bir kuşak üzerine oturan kubbe ile örtülmüştür. 

Gök Medrese, Selçuklu sanatının en seçkin ve abidevi anıtlarından biridir. Süsleme sanatı ile mimari harmanlanarak eşsiz bir eser ortaya çıkmıştır.