Мавзолей расположен в центре обширной прямоугольной площадки (длина 600 м, ширина 300 м). Короткая северная сторона пролегает вдоль берега р.Джамна. С южной стороны треть территории занята хозяйственными постройками и завершается монументальными воротами, ведущими внутрь обнесенного стенами участка, который составляет бóльшую часть прямоугольника. Внутри этих стен находится сад площадью в 300 кв. м, разделенный надвое по продольной оси узким зеркальным бассейном. В ширину всей речной стороны поднята платформа с высокими (41 м) минаретами по четырем углам. На западной стороне платформы находится мечеть, на восточной приемный зал (дом для посетителей).
В центре платформы помещена гробница, имеющая в плане квадрат со скошенными углами. С внутренней стороны стены огибает обходной коридор с 8-угольными камерами на каждом угловом повороте. В центре размещается 8-гранная погребальная камера, увенчанная невысоким куполом; внутрь ее ведут порталы, по одному с каждой стороны. Камера содержит кенотафы Тадж-Махал и Шах-Джахана, окруженные ажурной мраморной оградой, в то время как подлинные захоронения находятся в крипте непосредственно под камерой. Снаружи арочный портал на каждом фасаде фланкирован двумя ярусами ниш, и все сооружение увенчано луковичным куполом, высоко поднятым над пологой внутренней купольной чашей погребальной камеры. Простые пропорции определяют план и соотношение вертикалей: ширина постройки равна ее общей высоте 75 м, а расстояние от уровня пола до парапета над арочными порталами составляет половину всей высоты.
Как снаружи, так и в интерьере конструктивные массы постройки прикрыты белой мраморной облицовкой, украшенной узорчатой инкрустацией из полудрагоценных камней. Бесконечное разнообразие и богатство деталей и совершенное мастерство исполнения делают это сооружение абсолютно уникальным.
Проекты для гробницы были подготовлены лучшими архитекторами Могольской империи. Автором принятого к исполнению проекта предположительно был перс Устад Иса. В плане Тадж-Махал отчасти сходен с мавзолеем более раннего могольского правителя, Хумаюна, воздвигнутым в Дели в 1654 по чертежам персидского архитектора, а общность архитектурного типа можно проследить до еще более ранних образцов в Средней Азии и Северном Иране.