کاروانسرای زیبای مهر به صورت چهار ایوانی بنا گردیده و شکل آن مستطیل و تقریبا ۷۸/۵۰x۶۶/۵۰ متر طول و عرض دارد. اصل بنای کاروانسرای مهر متعلق به دوره صفوی است ولی تغییرات زیادی در دوره قاجاریه در آن به عمل آمده است. به طوریکه از ترکیب ساختمان معلوم است در اواسط قاجاریه این بنا خراب شده و توسط مجتهد سبزوار صباحی میرزا ابراهیم سبزواری بر روی خرابه‌هی آن مجددا بنای دیگری ساخته‌اند. همچنین از دیواره‌ها پیدا است که این بازسازی از پی بنا نبوده بلکه از دومتری دیواره‌‌ها شروع شده‌است. حیاط مرکزی مستطیل شکل ۳۹x۴۳ متر طول و عرض دارد و ۲۸ اتاق به اندازه ۲/۵۵x۳/۲۵ متر در اطراف حیاط مرکزی ساخته شده‌است. روبه‌روی دروازه ورودی شاه‌نشین زیبای کاروانسرا است که در پشت آن حیاط کوچک ۸ ضلعی واقع شده‌است. بر طبق نوشته مطلع‌الشمس کاروانسرای مهر دارای کتیبه‌ای بوده که تاریخ احداث آن‌ را ۱۰۷۵ یعنی زمان شه سلیمان صفوی ذکر می‌کنند.