白雲觀位於北京城西南西便門外。白雲觀的前身是唐開元年間為奉祀老子所建的玄元廟，稱天長觀。金正隆五年(1160年)焚於兵火。金大定七年(1167年)重修，十四年(1174年)落成，改稱十方大天長觀。金泰和三年(1203年)改稱太極宮。

元太祖十九年(1224年)長春真人邱處機奉旨居太極宮。當時太極宮已是一片廢墟，邱處機與弟子募化興工修葺，歷時三年完成。元太祖二十二年(1227年)改太極宮為長春宮，同年邱處機去世，其弟子在長春宮東下院建處順堂(今邱祖殿)，葬其遺骸。元末戰亂興起，長春宮再次頹圮。

明洪武二十七年(1394年)，燕王朱棣重修道觀，以處順堂為中心重建前後兩殿、廊廡、廚庫及道品藏修之所，始定白雲觀規模。明宣德三年(1428年)，太監劉順建三清殿；正統三年(1438年)，道士倪正道摹建玉皇閣；正統五年(1440年)複修處順堂；正統八年(1444年)建衍慶殿於玉皇閣前，重修四師殿及山門，建欞星門於山門外，更名為白雲觀。清康熙、乾隆年間均對此觀進行過大規模的修建。現在白雲觀仍保持著清乾隆二十一年(1756年)重修時的規模。

白雲觀總體佈局坐北面南，主要建築均坐落在以邱祖殿為中心的南北中軸線上。從南至北依次為牌樓、山門、靈官殿、玉皇殿、老律堂、邱祖殿、三清閣、戒台、雲集山房。在中軸線東側還有南極殿、鬥姥閣、羅公塔、齋堂等，稱東院；西側有元辰殿、呂祖宮、八仙殿、元君殿、祠堂院等，稱西院。

中軸線上的建築多高大而壯觀。位於最南端的牌樓門亦稱欞星門，為三間四柱七樓式，明正統八年(1443年)建。北為山門，南與牌樓相對，周以垣牆，形成山門前寬敞的庭院。山門為明正統八年(1443年)建，主要以磚石構成，三間均辟券形門洞，單簷歇山頂，石砌券臉，兩側依山牆出影壁，外接牆垣。

山門內第一座建築為靈官殿，面闊三間，硬山灰瓦頂，始建於明景泰七年(1456年)，原稱四師殿，清康熙元年(1662年)重修後，中間供奉道教護法神靈官像，故改稱靈官殿。殿簷下為磚石結構，內梁皆為木結構徹上露明造，前後明間辟門，前簷兩次間為窗，無斗栱。殿左右各有配殿，東曰雲水堂，西曰十方室，東西相向。

靈官殿后是白雲觀中軸線上第三進院落，依次排列著玉皇殿、老律堂、邱祖殿。玉皇殿始建于清康熙元年(1662年)，初稱玉曆長春殿，康熙四十五年(1706年)改今名，乾隆五十三年(1788年)重修。殿面闊五間，硬山灰瓦頂，中三間辟為門，兩梢間為檻窗，均為三交六碗欞花隔扇，簷下一斗三升交麻葉斗栱，殿內為徹上露明造，室內空間高闊，內奉昊天金闕至尊玉皇大帝，另有明代塑造的四位天師的銅像。

玉皇殿前左右是清代建築的鐘鼓樓，平面方形，重簷歇山頂，鼓樓在東，鐘樓在西，佈局與一般道觀不同。殿前及左右另有配殿及廂房。

玉皇殿后的老律堂始建於明景泰七年(1456年)，清康熙元年(1662年)重建，原名七真殿。堂有正殿三間，歇山頂，前隨面闊接出抱廈三間，卷棚懸山，歇山、懸山兩頂勾連相搭。抱廈東、西、南三面裝修，北與正殿相通，構成了堂內寬敞的空間。這裏是奉祀邱處機等七位真人的殿堂。

老律堂後即為邱祖殿，是白雲觀的中心建築，也是白雲觀中最早建成的建築。殿面闊三間，硬山灰瓦頂，前簷明間辟門，次間為檻窗，其東、西、北三面均砌磚牆，簷下為一斗三升斗栱，兩山接倒座廡房，辟門道各一間，通中軸線最後一進院落。殿前東西各辟有角門，可通至東西兩側建築。

中軸線最後一進院落平面呈方形，主體建築四禦殿、三清閣位於北側，面南，周以配殿廡房，成環抱狀。四禦殿、三清閣初建於明宣德三年(1428年)，原名三清大殿，清康熙元年(1662年)改建為兩層樓閣，上簷懸匾曰“三清閣”，下簷懸匾曰“四禦殿”。殿面闊五間，進深三間，上下兩層，硬山灰瓦頂，山牆直上至屋脊。前簷金步裝修，出廊，殿內東梢間後簷設樓梯，可供上下。後簷兩層均砌以磚牆，直至簷下。前簷廊上下兩梢間依山牆各辟一門洞，可通至隨兩山牆砌築的兩層轉角樓，東為藏經閣，西為朝天樓。兩層轉角樓南轉接東西客堂各五間，再南接兩廡房，與邱祖殿相連。

白雲觀最後處是一座幽靜典雅的後花園，稱雲集園，為清光緒年間所建。園中分以三院，以雲集山房、戒台為中心，東有友鶴亭、雲華仙館，西有妙香亭、退居樓。三院建築以回廊相連，分中有連，連中有分，以虛實相間的處理手法達到了借景、襯景、觀景的效果，是一處佈局巧妙、別有意境的院落，有“小蓬萊”之美稱。