Khi kinh đô Chăm-pa chuyển vào Trà Bàn (Quảng Ngãi) thì ở Mỹ Sơn vẫn còn những công trình tiếp tục được xây cất cho đến thế kỷ thứ Xll. Tên tuổi vương hiệu, công tích của các vị vua và các quan có công xây dựng hệ thống đền tháp này đều có bia khắc ghi và dựng tại các lăng ở Mỹ Sơn. Bên cạnh việc thờ thấn Ấn Ðộ Giáo, thung lũng Mỹ Sơn còn là nơi thờ các vương tộc Chăm- pa. Vì vậy, các nhà sử học Pháp gọi nơi đây là "Thánh địa Mỹ Sơn" hay "Thung lũng các triều vua".

Khu di tích Mỹ Sơn là một công trình kiến trúc vào loại đẹp của thế giới. Ðó là một tổng thể bao gồm một ngôi đền chính gọi là Kalan (tiếng Chăm). Bao quanh Kalan có những ngôi tháp nhỏ, những công trình phụ và tường rào. Chính điện của ngôi đền Kalan là một căn phòng hẹp hình vuông có mái chóp nhọn, nơi đây thờ hình tượng của một vị thần hoặc một bộ Linga-Yoni.

Các đền tháp ở Mỹ Sơn đều được xây bằng gạch nung đỏ, kết cấu theo hình tứ giác. Gạch của người Chăm nung nhẹ, không cứng lắm, có nhiều quy cách khác nhau. Những ngôi tháp xây bằng gạch không có mạch hồ, ghép với những mảng trang trí bằng sa thạch như khung cửa, trụ cửa, lanh tô... đứng vững qua nhiều thế kỷ đã nói lên tài năng sử dụng gạch của dân tộc Chăm xưa kia.

Mặt ngoài tường của đền tháp đều chạm nối nhiều hình người mặt quỷ hay động vật hết sức tinh tế. Ở đây, tháp lớn nhất có chiều cao trên 20 mét, chân tháp mỗi cạnh 13 mét. Mái tháp có nhiều tầng chồng lên nhau, càng lên cao càng nhỏ và đỉnh cao nhất có hình đài sen. Xung quanh ngôi tháp lớn có bốn ngọn tháp nhỏ ở bốn góc, đã tạo thêm bề thế cho tháp lớn. Ở trong tháp có tượng các thần bằng đá, lúc đầu có nhiều pho tượng được đúc bằng vàng. Ngoài ra, còn có nhiều các vật thờ bằng vàng, bạc, ngọc, ngà. Tượng thờ được đặt ở tầng dưới cùng, các tầng tháp ở giữa rỗng, các tầng nhỏ trên đỉnh tháp xây đặc. Những tượng đá có giá trị của hệ thống đền tháp ở Mỹ Sơn đã bị người Pháp trước đây mang đi tất cả.

Các đền tháp ở Mỹ Sơn đều được xây bám theo hai bên bờ một dòng suối nhỏ chảy từ nam lên bắc, rồi đổ vào sông Thu Bồn. Những ngôi đền tháp được xây dựng từ thế kỷ Vl, Vll và Vlll - thời kỳ thịnh vượng của vương quốc Chăm- pa là những ngôi đền tháp đẹp nhất đều ở về phía nam hai bên suối. Ngôi đền thờ thần Xi-va hiện nay vẫn còn bức tượng thần mười tay đang múa trên bệ hình khối lập phương, trước mặt phủ phục con bò đực Nan-din mà vị thần này thường cưỡi.

Lần đầu tiên, vào năm 1885, một toán quân Pháp đã đến vùng này và phát hiện thung lũng Mỹ Sơn. Năm 1899, các nhà khảo cổ học người Pháp là các ông Phi-nô, La giông-ki-e và Hăng-ri-pac-măng-chi-ê, sau khi tiến hành khảo cứu đã xác định niên đại của các công trình. Năm 1903-1904, thêm một số công trình được tiếp tục phát hiện, lên tới hơn 70 công trình kiến trúc, nhưng đến nay còn 20 tháp và nhiều tác phẩm điêu khắc còn giữ được vẻ ban đầu.