ปราสาทตาเมือนธม ตั้งอยู่ริมลำธารซึ่งไหลมาจาก เทือกเขาบรรทัด  สร้างด้วยศิลาแลง มีระเบียงคตสร้างด้วยหินทราย มีท่าน้ำริมวิหาร บันไดท่าน้ำสร้างด้วยท่อนศิลาแลง มีสระน้ำอยู่ ภายนอกปราสาท ตัวสระน้ำเรียงด้วยท่อนศิลาเป็นชั้นๆ โดยรอบลึกลงไปถึงก้นสระ เป็นปราสาทใหญ่ที่สุดในอุทยานประวัติศาสตร์กลุ่มปราสาทตาเหมือน ตัวปราสาทอยู่บนเนินเขาสร้างคร่อมโขดหินธรรมชาติที่ศักดิ์สิทธิ์ในรูปของสยัมภูศิวลึงค์ และเป็นที่สำหรับประกอบพิธีกรรม