Đáng chú ý nhất ở chùa Bút tháp là tượng Quan Âm nghìn mắt nghìn tay nổi tiếng do nhà điêu khắc họ Trương tạc năm 1656. Tượng cao 3,7 m, ngang 2,1 m, dày 1,15 m. Cánh tay xa nhất có chiều dài là 200 cm. Tượng có 11 đầu, 42 tay lớn và 952 tay dài ngắn khác nhau. Tính từ đài sen lên, tượng cao 235 cm. Đầu rồng đội tòa sen cao 30 cm, bệ tượng cao 54 cm. Đây được coi là một kiệt tác độc nhất vô nhị về tượng Phật và nghệ thuật tạc tượng - nghệ thuật làm nổi bật triết lý nhà Phật bằng thứ ngôn ngữ tạo hình hàm súc. Phật ngồi trên toà sen hồng qua bệ tượng hình vuông được trang trí bằng những nét chạm khắc cổ với dáng hành đạo, thư thái, đôi mắt quảng đại như bao quát cả không gian vũ trụ. Ở đây có nhiều mô tip quen thuộc được trang trí ở chùa Việt Nam như hoa lá, cây cảnh cùng các con vật - trong đó có rồng - ngư với viên ngọc; lân với quả cầu; quạt hai vòng tròn, sóng nước, hoa sen,... Tượng Quan Âm hai tay chắp trước ngực, hai tay để trên đùi với những ngón tay đan chéo biểu tượng cho dáng hành đạo và nhập định; các chùm tay để trần từ sườn, vai, lưng, trên người; những tay được xếp vòng tròn từ lớn đến nhỏ hướng vào tâm (ngay sau gáy Phật) trong lòng mỗi bàn tay lại hiện lên một con mắt. Nhìn tổng thể tượng Quan âm nghìn mắt nghìn tay như những vòng hào quang toả ra từ tâm điểm.

Hai kiệt tác điêu khắc khác nữa làm thành một bộ ba tác phẩm danh bất hư truyền là tượng Tây Thiên Đông Độ Việt Nam lịch đại Tổ sư và tượng Thị Kính. Pho tượng Tuyết Sơn ở đây cũng là một kiệt tác của thế kỷ 17. Qua nhà tiền đường là đến nhà thiêu hương.Ngoài ra, trong chùa có hơn 70 pho tượng gỗ được tạc trong tư thế quỳ, đứng, ngồi với nét mặt thành kính trông rất sinh động như pho tượng Kim Đồng - Ngọc Nữ,... còn tượng La Hán lại thể hiện cảm xúc nội tâm, mang nặng ý tưởng Phật giáo.

Phủ thờ nằm sau Phật điện là ngôi nhà 5 gian có hai pho tượng đáng chú ý. Hai pho tượng này là chân dung hoàng hậu Trịnh Thị Ngọc Trúc (nhà Lê) đầu đội vương miện nhưng khoác áo tu hành, và công chúa Ngọc Duyên. Cả hai pho tượng đều ngồi theo dáng toạ thiền.

Từ thượng điện, đi qua một chiếc cầu đá có ba nhịp uốn cong dẫn đến ngôi nhà gọi là Tích Thiện am. Trên cầu có 12 bức phù điêu đá chạm chim muông hoa lá. Tích Thiện am là một ngôi nhà có ba tầng mái.

Trong Tích thiện am, có cây Cửu Phẩm Liên Hoa, là một tháp bằng gỗ 9 tầng, 8 mặt, có thể quay tròn quanh một trục, có gắn tượng Phật và chạm những cảnh dân gian hay lấy đề tài trong Phật thoại.