Secara fisik, bangunan Masjid Pajimatan berarsitektur Jawa tradisional dengan atap berupa limasan lawakan.
Limasan lawakan Bentuk bangunan ini merupakan bentuk bangunan limasan pokok ditambah dengan bangunan emper yang bentuknya panggangpe. Tambahan bangunan ini terdapat pada semua sisi bangunan atau keliling bangunan. Tiang atau sakanya berjumlah 16, yang 4 tiang ditengah berfungsi sebagai saka guru atau tiang pokok.
Tidak ada kubah yang terpasang di bagian atasnya, hanya ada cungkup yang berbentuk bunga kenanga dari tembaga. Masjid Pajimatan memiliki ciri-ciri yang menunjukkan kekuasaan Kasunanan Surakarta dan Kesultanan Yogyakarta. Sisi utara masjid menunjukkan kekuasaan Kasunanan Surakarta, sedangkan sisi selatan masjid menunjukkan kekuasaan Kesultanan Yogyakarta. Pada halaman sebelah utara dibangun sebuah tugu yang di bagian atasnya diberikan mahkota kerajaan oleh Pakubuwono X, sedangkan di halaman sebelah selatan terdapat kolam yang dibatasi oleh tembok. Pagar pada bagian serambi masjid juga dibuat berbeda. Jari-jari pagar di bagian utara dibuat lebih kecil dengan jumlah 15 buah, sedangkan jari-jari pagar di bagian selatan dibuat lebih besar dengan jumlah 14 buah. Adapun perlengkapan lain yang ada di dalam masjid adalah adanya sebuah mimbar bertangga empat dan bedug yang ukurannya cukup besar. Mimbar dan bedug tersebut merupakan peninggalan asli dari Sultan Agung.
Masjid ini masih terpelihara keasliannya. Keaslian bangunan dan perangkat yang menyertai masjid tersebut terlihat dari soko guru (tiang tengah) yang terbuat dari kayu jati yang ditopang dengan umpak persegi yang terbuat dari batu kali, mihrab berupa relung pada dinding di sebelah barat, dan mimbar yang dibuat pada masa pemerintahan Sultan Agung dan sampai sekarang masih dipergunakan. Selain itu, masjid ini juga masih mempertahankan arsitektur tempo dulu dengan tidak menghilangkan kolam yang terdapat di depan masjid. ( kalam ulama’ )
