Τα τοιχώματα του θαλάμου είναι κτισμένα κατά το εκφορικό σύστημα, συγκλίνουν δηλαδή σταδιακά προς την κορυφή, όπου το τελικό άνοιγμα φράσσεται με μεγάλη πλάκα, την κλείδα, σε ύψος 9μ. περίπου από το δάπεδο. Το υπέρθυρο του στομίου αποτελείται από τρεις διαδοχικούς μονόλιθους. Πάνω από αυτό εσωτερικά διαπιστώνεται το ανακουφιστικό τρίγωνο, ενώ εξωτερικά υιοθετήθηκε ένα πρωτότυπο σύστημα με την τοποθέτηση τεσσάρων οριζόντιων μικρότερων λίθων με κενά μεταξύ τους. Ο τάφος περιείχε σκελετικά κατάλοιπα έξι ατόμων και πολυάριθμα ευρήματα. Πρόκειται για τα προσωπικά αντικείμενα των νεκρών, όπως κοσμήματα από χρυσό, άργυρο, χαλκό, ήλεκτρο, υαλόμαζα και φαγεντιανή, σφραγίδες από ημιπολύτιμους λίθους, κράνος κατασκευασμένο από χαυλιόδοντες κάπρου που πιθανόν συνέθεταν οδοντόφρακτο κράνος, χάλκινα όπλα και πλήθος αντικειμένων από ελεφαντόδοντο. Από αυτά ξεχωρίζουν μία κυλινδρική πυξίδα (κοσμηματοθήκη) με ανάγλυφη απεικόνιση κριών και δύο λύρες, εκ των οποίων η μία, που θεωρείται η πρωιμότερη του είδους της, με διακόσμηση ανάγλυφων σφιγγών στη βάση της. Επίσης βρέθηκαν πήλινα και λίθινα αγγεία. Αξιοσημείωτοι είναι τέσσερις αμφορείς από τη Χαναάν, που μαρτυρούν τις επαφές με τη νοτιοανατολική Μεσόγειο. Από την επίχωση του δρόμου του τάφου προέκυψαν ευρήματα που υποδεικνύουν ότι στο χώρο αποδίδονταν τιμές στους προγόνους στα μετέπειτα χρόνια μέχρι και τον 5ο αι. π.Χ. Τα σπουδαιότερα ευρήματα από τον Θολωτό Τάφο των Αχαρνών εκτίθενται στο Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο.