Yeşilhisar Hamamı, kesme taşlardan inşa edilmiş olup dikdörtgen planlıdır. Üzeri bir büyük, altı küçük kubbe ile örtülüdür. Mimari bakımdan İncesu Kervansarayı ile benzer dönemsel özellikler taşımaktadır. Ancak zaman içinde yapıda büyük ölçüde değişiklikler yapılmış ve eserin orijinal dokusu önemli ölçüde bozulmuştur.

Hamama batı kısmında sonradan açılan bir kapıdan girilmekte, buradan üzeri üç kubbe ile örtülü soyunmalık bölümüne geçilmektedir. Bu bölümden kuzey yönündeki bir kapı aracılığıyla, sekizgen kasnak üzerine oturtulmuş kubbe ile örtülü sıcaklık kısmına ulaşılmaktadır. Külhan bölümü kuzeyde yer almakta, böylece hamamın ısıtma düzeni bu yönde sağlanmaktadır.

Hamamın kuzeydoğu ve doğu cephelerine sonradan dükkânlar eklenmiş, bu süreçte özellikle bu kesimlerde önemli değişiklikler meydana gelmiştir. 2024 yılında yapının restorasyon çalışmalarına başlanmış olup, günümüzde bu süreç devam etmektedir.