พระวิหาร ซึ่งเป็นถาวัตถุแห่งหนึ่งที่ยังเหลืออยู่ในปัจจุบัน เมื่อครั้งสมเด็จเจ้าพระยาฯ ทำการบูรณะปฏิสังขรณ์วัดบุปผาราม มีลักษณะสถาปัตยกรรมประยุกต์ผสมไทยจีน เนื่องจากหลังคาพระวิหารมีรูปทรงแบบจีน อันเป็นพระราชนิยมในพระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 3 หากแต่ประดับ ช่อฟ้าเป็นรูปครุฑ ใบระกา หางหงส์เป็นรูปนาค แบบไทย หน้าบันเป็นปูนปั้นลายเครือดอกพุดตาน มีตรามหาสุริยมณฑลแบบไทย (ราชสีห์เทียมรถ) อยู่ตรงกลาง ซุ้มประตูหน้าต่างเป็นลายปูนปั้นปิดทองประดับกระจกสี รูปดอกพุดตาน มีตรามหาสุริยมณฑลแบบไทยเทิดพระมหามงกุฎ อยู่ตรงกลาง

          บานประตูหน้าต่างด้านนอกเป็นไม้สักแกะลายเครือดอกพุดตานปิดทองอย่างงดงาม อันเป็นศิลปะอย่างจีนซึ่งนิยมกันมาในสมัยรัชกาลที่ ๓ ตรงกลางบานประตูเป็นตรามหาสุริยมณฑลแบบฝรั่ง คือเป็นตรารูปอาทิตย์ ตราดังกล่าวนี้ สมเด็จเจ้าพระยาบรมมหาศรีสุริยวงศ์ (ช่วง บุนนาค) จะใช้ในโอกาสที่ติดต่อราชการกับฝรั่ง ซึ่งสมเด็จเจ้าพระยาฯ ได้นำตรามหาสุริยมณฑลแบบไทยมาดัดแปลงเป็นรูปพระอาทิตย์แบบฝรั่ง ซึ่งมีลักษณะคล้ายตราพระอาทิตย์จากพระราชวังแวร์ซายส์ ประเทศฝรั่งเศส ที่สร้างในสมัยพระเจ้าหลุยส์ที่ ๑๔  ผู้ทรงได้รับพระสมญาว่า สุริยราช   (Le Roi Soleil) สำหรับใช้เป็นการส่วนตัว เช่น สร้างสิ่งของเครื่องใช้หรือก่อสร้างถาวรวัตถุต่าง ๆ จะประทับตราสุริยมณฑลหรือตราสุริยะหรือตราพระอาทิตย์แบบฝรั่งกำกับไว้เสมอ

           พื้นภายในพระวิหารปูด้วยแผ่นหินอ่อน ฐานพระประธานทำด้วยหินอ่อน พระประธานเป็นพระปางมารวิชัย แบบพระพุทธชินราช หน้าตักกว้าง ๑.๑๒ เมตร สูงถึงยอดพระรัศมี ๑๕๕ เมตร ด้วยซ้ายพระประธาน มีพระอัครสาวก ๑ องค์ พระพุทธรูปประทับยืนปางห้ามญาติ ๓ องค์ ด้วยขวามีพระอัครสาวก ๑ องค์ พระพุทธรูปประทับยืนปางห้ามสมุทร ๓ องค์ ด้านหน้ามีพระพุทธรูปปางนั่งขัดสมาธิ ๑ องค์ และเครื่องบูชา มีกระถางธูป เชิงเทียน และแจกันดอกไม้ พื้นหัตถบาสยกสูงจากพื้นพระวิหารราว ๑ ฟุต