باستان شناسان این بنای تاریخی رو متعلق به دوران صفوی می دانند اما وجود نشانه هایی از شیوه های معماری سلجوقیان تخمین قدمت کاروانسرای دودهک را کمی دچار شک و تردید می کند. در هر یک از دیوارهای شمالی و شرقی و غربیش سه برج دیده بانی تعبیه شده که نشان می دهد کاروانسرا کاربردی به مانند یک قلعه نظامی داشته است. این کاروان سرا در ساحل رودخانه ای قرار گرفته که پلی بر این رودخانه باقی ارتباط کاروانسرا و روستای دودهک را با روستاهای آن سوی رودخانه میسر می کند. این بنا با مساحتی نزدیک به 3000 مترمربع از کاروانسراهای نسبتا کوچک است؛ با این حال، تعدد و تنوع فضاهای آن جالب توجه است