برج‌های بزرگ و کوچک سمیران دو برج آرامگاهی می‌باشند که در غرب قلعه سمیران و در حوضه آبگیر سد سفیدرود بر بالای تپه‌ای مرتفع قرار گرفته‌اند. برج‌های بزرگ و کوچک سمیران دارای معماری همانندی می‌باشند. پلان مقطع برج‌ها به صورت ۸ضلعی بوده و نمای بیرونی آن‌ها به وسیله ستون‌های استوار سنگی تزئین شده است. تزئینات داخلی و دیواره‌های خارجی لطافت خاصی به چشم‌انداز ساختمان این دو برج بخشیده است.در مورد برج بزرگ یا قلعه ساسان احتمال داده می‌شود گنبد به صورت دوپوش و هرمی، جزو نخستین بناهای شکل گرفته به این شیوه باشد. در قسمت دور تا دور پایین برج بزرگ، دیواری به ارتفاع ۲ متر بنا شده که بر روی پایه مزبور ستون‌های استوار سنگی برآورده‌اند که تا ارتفاع یک متر به شکل چهار پَر و از آن به بعد تا زیر گنبد به شکل مدور ادامه یافته‌اند. این برج دارای پنجره‌هایی در جانب شرقی و یک ورودی با سردرِ رفیع و باشکوه در سمت جنوب است.
هر ضلع برج از خارج ۶/۵۰ و از داخل ۴/۲۵ متر می‌باشد. در گوشه میان دو ضلع و در داخل یکی از ستون‌ها راه‌پله‌ای به عرض ۸۰ سانتی‌متر تعبیه شده که به بام برج راه می‌یابد. برج کوچک نیز که به قلعه سمیران نزدیک‌تر است، بر روی تپه منفرد و کم‌ارتفاعی قرار دارد. طول اضلاع هشت‌گانه این برج از بیرون ۳/۲۰ و از داخل ۱/۹۰ متر است و تا زیر سقف با سنگ لاشه و قلوه سنگ ساخته شده و نمای خارجی آن با ملاط گچ پوشیده شده است. داخل هر یک از اضلاع که در میان دو ستون مدور قرار گرفته، در جهت طولی به دو قسمت تقسیم شده است که در بخش بالا قابی به وجود آمده و داخل آن با آجر دو طرح به شکل برگ گشنیز با طاق‌نمای سه‌کنجی ایجاد شده است. کاربندی زیر گنبد که اکنون فروریخته، آجری است و با یک رشته تزئینات جالب گچ‌بری با نقش گل و بوته ترکیب شده است.

نکته قابل ذکر در خصوص این دو برج‌، شیوه معماری ساسانی است که از شیوه پیوندی و دیوارسازی استوار برج‌ها قابل مشاهده می‌باشد.