La Basílica tiene la planta de cruz griega y su cúpula central está coronada por un cimborrio de 92 metros de altura, que la hace destacar entre las demás torres del edificio. La mayoría de sus bóvedas están pintadas por Lucas Jordán en el siglo XVII, excepto las situadas encima del Coro y del Altar Mayor que son obras de Luca Cambiasso. El Altar Mayor está decorado con pinturas de Zúcaro y Tibaldi. A ambos lados del Altar Mayor están representados Carlos V y Felipe II con sus respectivas familias, obra en bronce de Pompeyo y León Leoni.
La Biblioteca posee uno de los fondos bibliográficos más valiosos del mundo, no por la cantidad ya que hay alrededor de 50.000 volúmenes, sino por su calidad, siendo especialmente valiosas sus colecciones de manuscritos árabes, hebreos y latinos. La sala abierta al público es una galería abovedada de 54 metros de longitud por 9 de ancho. Está decorada con pinturas de Tibaldi y Carducci, del siglo XVI. El programa iconográfico es muy interesante, en el testero norte está representada la Filosofía, en el opuesto la Teología y entre ambos las siete Artes Liberales: la Gramática, la Retórica, la Dialéctica, la Aritmética, la Música, la Geometría y la Astronomía.
El Panteón de Reyes está ubicado justo debajo del Altar Mayor, en él están enterrados prácticamente todos los reyes de España a partir de Carlos I, excepto Felipe V, Fernando VI y Amadeo de Saboya. El Panteón es una sala octogonal, en uno de sus lados está la entrada y en el de enfrente se sitúa un altar con un Cristo en bronce dorado de Domenico Guido. La estancia está decorada con mármoles granates y grises y bronce dorado a fuego.
El Panteón de Infantes se realizó a mediados del siglo XIX, en el reinado de Isabel II, y finalizaron las obras en 1886. Construido en mármol blanco de Carrara, está compuesto por nueve salas. En la primera está la escultura en bronce de Isabel II, en actitud orante. La tumba que más destaca de este panteón es la de don Juan de Austria, hijo natural de Carlos V. En otra de las salas hay una gran tumba colectiva en forma de tarta donde, están enterrados algunos de los niños de las familias reales que murieron antes de la Primera Comunión.
Los Palacios ocupan parte de la fachada Norte y de la Este, además del saliente de la basílica. Las estancias palaciegas del siglo XVI fueron ocupadas por Felipe II. La primera de ellas se conoce como la Sala de las Batallas, decorada con pinturas realizadas por artistas genoveses: Oracio Cambiaso, Fabricio Castello, Nicolás Granello y Lázaro Tavarone. Se representan escenas de batallas, entre ellas las de la Higueruela y la de San Quintín. En otra de las habitaciones se puede ver la silla litera que transportaba a Felipe II al final de su vida, cuando, por culpa de la enfermedad de la gota apenas podía andar. La Sala de los retratos, la de Cartografía y la del Trono nos llevan hasta el dormitorio donde murió el Rey, caracterizado por su sencillez. El Palacio de los Borbones está decorado a finales del siglo XVIII, con Carlos III y su hijo Carlos IV. Destaca la influencia del gusto francés en el estilo de los muebles, porcelanas, lámparas y todo tipo de objetos decorativos. Lo más importante de estas habitaciones es la colección de tapices cuyo diseño está realizado por artistas como Goya, Bayeu y Tenniers, entre otros.
Las Salas Capitulares, como su nombre indica, servían para que los monjes celebrasen sus capítulos. Sus techos fueron decorados estilo pompeyano y aunque gran parte de su riqueza pictórica pasó a los Nuevos Museos, aún guarda obras de El Greco, Rivera, Tintoreto, Tiziano y El Bosco.
Los Nuevos Museos están divididos en dos temas: pintura y arquitectura. En la Pinacoteca podemos encontrar obras de Tiziano, José de Rivera, Lucas Jordán, Bassano y El Greco, entre otros.
El Museo de Arquitectura alberga una importante colección de herramientas, maquetas, planos y mecanismos usados durante la construcción del Monasterio.31
En el exterior destacan El Jardín de los Frailes y la Galería de convalecientes. Felipe II era un gran amante de la naturaleza por lo que el Jardín de los Frailes es un amplio espacio ajardinado, en el que se diseñó una docena de verdes parterres en torno a igual número de pequeños estanques de cuyo centro surge una fuente de sonoras aguas. Estos jardines, en su extremo más septentrional, están coronados por una de las realizaciones arquitectónicas más bellas, la Galería de Convalecientes, situada entre la Enfermería y la Torre de la Botica, está configurada sobre un conjunto de columnas dóricas que forman un ángulo recto.
El Monasterio de San Lorenzo de El Escorial fue declarado, en 1931, Monumento Histórico-Artístico y en 1984 fue reconocido por la UNESCO como Patrimonio de la Humanidad.
