巴丹吉林庙是巴丹吉林沙漠腹地唯一的寺庙。它始建于乾隆年间（公元1755年)，由于深处大漠、人迹罕至，一直保持着原貌。其规模不大，占地仅273.7公顷，是一座上下两层的中式楼阁建筑。
因为有庙，所以当地的蒙古族牧民把这个沙漠绿洲称为“苏敏吉林”，意为“有庙的海子”，简称“庙海子”。这里虽然仅有3家住户，却是巴丹吉林沙漠牧民的活动中心。
巴丹吉林庙的建筑结构与其它藏传佛教寺院大同小异。寺庙坐北朝南，外有半人高的围墙，墙外西侧矗立着一座白塔，与庙遥相呼应。寺庙总建筑面积近300平方米。庙室分上下两层，呈楼阁式。四角形的角楼，重檐山顶，正面有两小窗，两侧各有4扇小窗。
整个建筑经过一次维修，庙室里五彩斑斓，四周的墙壁上绘满了佛教题材的壁画，神龛上供着许多佛像，藏经阁里摆满布裹的经书，精美的砖雕、木雕令人目不暇接。虽然巴丹吉林庙地处偏远，周边地区人烟稀少，但这里长年香火不断，每年有许多信佛的人不怕路远艰险，慕名前来进香，其中不乏外国游客。
