کاروانسرای دیر گچین با شهر قم 80 کلیومتر فاصله دارد و به دلیل گنبد گچی که در گذشته داشته به دیر گچین معروف شده است. دیر در زبان پهلوی به گنبدی که برای عبادت ساخته شده باشد، گفته می‌شود و گچین هم به معنای ساخته شده از گچ می‌باشد. البته در حال حاضر اثری از گنبد گچی باقی نمانده است. معانی دیگر هم برای آن بیان می‌شود؛ به عنوان مثال، دیر اصطلاحی برای اشاره به کاروانسرا بوده و یا معنای گنبد و آتشکده هم برای این کلمه بیان گردیده است.
بنای کاروانسرا مربوط به دوران ساسانی بوده و در دوره های سلجوقیان صفویان و قاجاریان مرمت و بازسازی شده. شکل و فرم حال آن به دوره صفوی باز می‌گردد.
این کاروانسرا در راه باستانی ری به اصفهان مشهور به «راهِ دیر» قرار داشته اما در زمان امین السطان راه‌ها تغییراتی پیدا می‌کند و این کاروانسرا دور از مسیر رفت و آمد قرار گرفته و متروک می‌شود.
ساختمان دیرگچین به صورت چهار ایوانی بوده و دارای چهار برج گرد در گوشه‌ها و دو برج با قاعده نیم بیضی دو طرف سر در ورودی است.
این کاروانسرا چهل و چهار اتاق یا حجره، چهار اصطبل بزرگ یا تالار، مسجد، شبستان خصوصی، آسیاب، حمام و سرویس بهداشتی دارد. از سنگ فقط در آسیاب، محرابِ مسجد، و بالای دروازهٔ ورودی استفاده شده که با گذشت زمان از بین رفته‌اند. در این بنا از چوب استفاده نشده و حجره‌ها بدون در و پنجره‌اند.
دیوارهای خارجی و برج‌ها بیش از سه متر ضخامت دارند و در برابر حملات و خطرات طبیعی مقاومند. حیاط داخلی، مربعی است با ابعاد ۶۹ × ۶۹ متر که در هر ضلع آن یک ایوان و ۱۰ حجره (اتاق) قرار دارد. هر حجره، یک ایوانی کوچک داشته که گمان می‌رود برای راحتی پیاده و سوار کردن بار مسافرها بوده است.
دالان‌هایی که در گذشته اصطبل بوده و با طاق‌های ضربی ساخته شده‌اند. این دالان‌ها با دو خروجی به حیاط متصل می‌شوند.
در چهارگوشهٔ کاروانسرا فضاهای خدماتی قرار گرفته‌اند. در گوشهٔ جنوب شرقی، مسجد و در گوشه شمال شرقی، شبستان خصوصی یا دستگاهِ مستقل قرار گرفته و در گوشهٔ جنوب غربی، حمام و در گوشه شمال غربی هم، انبار علوفه و آسیاب قرار داشته است.
دالان‌های منتهی به آسیاب
ورودی حمام
مسجد کاروانسرا که در حال حاضر از آن به عنوان گالری استفاده می‌شود، به صورت چهارطاقی ساخته شده و گمان می‌رود که در محل آتشکده ساسانی ساخته شده باشد. همچنین این چهارطاقی فاقد تزئینات است.
