คำว่า เทพธิดา หมายถึง กรมหมื่นอัปสรสุดาเทพ หรือ สมเด็จพระเจ้าลูกเธอพระองศ์เจ้าวิลาส พระราชธิดาองค์ใหญ่ในรัชกาลที่ ๓ ซึ่งมีพระสิริโฉมงดงาม ทรงได้รับใช้เป็นที่โปรดปรานอย่างยิ่งของพระราชบิดา กรมหมื่นอัปสรสุดาเทพทรงบริจาคทุนทรัพย์ส่วนพระองค์เพื่อร่วมในการก่อสร้างวัดเทพธิดารามด้วย
วัดเทพธิดารามมีสถาปัตยกรรมเป็นแบบจีน ในวัดมีตุ๊กตาจีนจำหลักทั้งรูปสัตว์และรูปคน สุนทรภู่เคยมาจำพรรษาที่นี่ระหว่าง พ.ศ. ๒๓๒๘ - ๒๓๘๕ และได้เขียนบทกลอนเรื่องรำพันพิลาปขึ้น มีบทพรรณนาลักษณะปูชนียสถานปูชนียวัตถุของวัดอย่างละเอียด บรรยายถึงความงามของพระอารามไว้ และเรียกว่า "กุฏิสุนทรภู่" มีการจัดกิจกรรมรำลึกถึงกวีเอกผู้นี้ในวันที่ ๒๖ มิถุนายน เป็นประจำทุกปี ภายในพระอุโบสถประดิษฐานซึ่งแกะสลักด้วยศิลาสีขาวหน้าตักกว้าง ๑๕ นิ้วสูง ๑๙ นิ้วพระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงอัญเชิญมาจากพระบรมมหาราชวัง ต่อมาพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลดุลยเดช ได้ทรงถวายพระนามว่า พระพุทธเทววิลาส ตาม พระนามเดิมของกรมหมื่นอัปสรสุดาเทพ
ในส่วนหนึ่งของพระวิหารที่ตกแต่งด้วยกระเบื้องเคลือบรูปทรงโค้งมนสีแดงเป็นสีเงินที่มีรูปทรงของพระมหากษัตริย์และพระวิหารซึ่งเป็นรูปพระอุโบสถ พระพุทธรูปหล่อปางมารวิชัยพระพุทธรูปปางมารวิชัยตั้งอยู่ข้าง ๑ องค์และมีรูปปั้นพระมหากัจจายนเถระ นอกจากนี้ยังมีรูปหมู่ที่ภิกษุณีหล่อด้วยด้วยดีบุกลงรักปิดทองจำนวน 52 องค์ประดิษฐานบนแท่นหน้า องค์พระประธานแต่ละองค์จะมีอิริยาบถแตก ต่างกันโดยตรงกลางเป็นรูปหล่อของ "พระนางปชาบดีโคตมี"ภิกษุณีองค์แรกในพระพุทธศาสนา