Lúc đầu, Thiện Hậu miếu chỉ là một ngôi miếu nhỏ ven đường, mái tranh, nền đất. Sau đó, ngôi miếu được những người hảo tâm, những người có điền sản, xuất tiền ra xây dựng lại bằng vách tường, mái ngói. Tính đến nay, Thiên Hậu miếu đã qua sáu lần trùng tu, đó là các năm: 1920, 1968, 1992, 1993, 1994 và 1995. Vì kinh phí ít nên mỗi năm trùng tu một hạng mục, cho đến lần trùng tu năm 1995 thì ngôi miếu mới có được hiện trạng như ngày nay.

Mặc dù không lớn, không bề thế như các ngôi chùa khác, nhưng hằng ngày Thiên Hậu miếu cũng đón một lượng lớn khách từ các nơi về đây viếng thăm, cúng bái và khám bệnh hốt thuốc.

Vì ngôi miếu nằm cạnh đường lớn nên rất thuận tiện cho khách thập phương tới lui thăm viếng. Cổng miếu tuy nhỏ nhưng chắc chắn, được làm bằng xi măng, phía trên cổng có dòng chữ Hán: Thiên Hậu miếu. Sau cổng là một khoảng sân rộng, được tráng xi măng sạch sẽ, trông rất thoáng đãng. Ở khoảng sân bên trái (nhìn từ ngoài vào) có một ngôi miếu nhỏ thờ Cô Hồn và thờ Ông Tà- chính là NeakTa, vị thần đất trong tín ngưỡng của đồng bào dân tộc Khmer đã được người Hoa ở Cần Thơ tiếp thu và đem về thờ chung. Bên phải có miếu thờ Bà Ngũ Hành và Bà Chúa Xứ.

Phía trước Thiên Hậu miếu có tượng hai con rồng ở hai bên. Hai con rồng này được trang trí nhiều màu sắc, với tư thế nằm dài, đầu ngẩng cao, hướng ra lộ trông thật sinh động và cũng rất uy nghiêm. Phía sau tượng rồng là cửa miếu để bước vào gian chính điện. Gian chính điện của Thiên Hậu miếu hơi hẹp nhưng rất trang nghiêm. Trong gian chính điện không có sân Thiên Tỉnh như thường thấy trong các ngôi chùa Hoa, nhưng quá trình lợp mái nóc, người ta đã để trống vài ba nơi để lấy ánh sáng cho gian chính điện. Mái nóc của gian chính điện được nâng bởi 4 hàng cột to bằng danh mộc, có từ khi thành lập miếu đến nay. Trong gian chính điện được trang trí nhiều hoa văn, họa tiết, chạm khắc và các hoành phi câu đối xung quanh.

Gian thờ chính được đặt ngay chính điện là bàn thờ của Bà Thiên Hậu, hay còn gọi là Thiên Hậu Thánh Mẫu. Tượng Bà Thiên Hậu cao khoảng 1m, được đặt trong khánh thờ, khánh thờ được chạm trổ tinh vi khéo léo, có võng, rèm, lọng với rất nhiều hoa văn họa tiết xung quanh. Tượng Bà được khoác một áo choàng bên ngoài. Áo màu vàng, có thêu hình hoa lá và viền kim tuyến ở nhiều nơi, trông rất lộng lẫy.

Trước gian chính điện có bàn hương án gồm bình hoa, lư hương, nhang đèn, hai cái lọng hai bên. Hai bên tả hữu còn có hai hàng bát bửu, tượng hai con hạc đứng trên hai con rùa, chiều cao mỗi con khoảng 1m.

Bên phải bàn thờ Bà Thiên Hậu (nhìn từ ngoài vào) là bàn thờ của Long Mẫu Nương Nương. Tượng Long Mẫu cao khoảng 0,5m, mình khoác áo choàng, đầu đội mão, khánh thờ cũng được trang trí đẹp mắt. Bên trái là bàn thờ của Tài Bạch Tinh Quân- vị Thần Tài trong quan niệm của người Hoa. Tượng Tài Bạch Tinh Quân cao khoảng 0,5m, cũng được đặt trong khánh thờ, khánh thờ cũng có võng, rèm và được chạm trổ công phu. Bên ngoài tượng có khoác một chiếc áo choàng màu vàng sẫm, đầu đội mão vàng, xung quanh áo và mão có viền kim tuyến lấp lánh với nhiều màu sắc.

Xung quanh gian chính điện còn có bàn thờ của Hộ Pháp Chư Thiên, Đại Thánh Địa Tạng và bàn thờ của Bá Tánh nam nữ.

Mái chùa được lợp ngói âm dương, trên mái nóc có tượng Lưỡng long tranh châu. Trên các gờ mái có tượng cá hóa long cùng nhiều hoa lá. Mái nóc của ngôi miếu gồm hai lớp mái nhỏ dần từ dưới lên. Đầu mái nóc được lợp ngói ống màu xanh lưu ly theo phong cách truyền thống của các ngôi miếu Hoa ở Nam Bộ.

Hằng năm, Thiên Hậu miếu có 5 kỳ cúng tế:

- Rằm tháng Giêng

- Vía Bà ngày 23 tháng 3 âm lịch

- Rằm tháng Bảy

- Rằm tháng Mười

- Cúng Bình yên - cầu cho thôn xóm và nhân dân quanh vùng được bình yên, mạnh khỏe, làm ăn phát đạt trong năm, cúng vào tháng Chạp, không kể ngày.

Trong các kỳ cúng đó chỉ có ngày vía Bà và rằm tháng Bảy là cúng lớn, các kỳ cúng khác chỉ cúng nhỏ. Các ngày Rằm thì cúng đồ chay, ngày vía Bà và ngày cúng Bình yên thì cúng đồ mặn. Riêng rằm tháng Bảy cúng xong có thí dàn- phát gạo cho người nghèo.

Thiên Hậu miếu tuy không lớn nhưng mang đậm màu sắc cổ truyền của văn hóa người Hoa ở Cần Thơ nói riêng và Nam Bộ nói chung. Ngôi miếu góp thêm diện mạo cho hệ thống chùa Hoa ở Cần Thơ về tín ngưỡng, phong tục, kiến trúc của cộng đồng dân tộc trong việc chọn địa bàn sinh tụ cũng như quá trình lưu giữ nét đẹp văn hóa truyền thống của dân tộc. Điều này được thể hiện rõ qua câu đối trong miếu:

Việt quốc tăng gia kiên
tâm trinh

Hi triều quang hiển đức
phối tham.

(Lòng son sắt bền chặt
cùng nước Việt

Đức sáng triều trong cùng
kết hiển vinh.)