孔庙作为纪念性建筑群体，孔庙大成殿，九脊重檐，黄瓦覆顶，雕梁画栋，八斗藻井饰以金龙和玺彩图，双重飞檐正中竖匾上刻清雍正皇帝御书“大成殿”三个贴金大字，屋顶类型是为重檐歇山顶。
大成殿为曲阜孔庙的主殿后设寝殿，仍是前朝后殿的传统形式。前庭中设杏坛，此处原是孔子故宅的讲学堂，后世将它改为孔庙正殿。宋真宗末年，增广孔庙，殿移后，此处设坛，周围环植杏树，故称杏坛。金代在其上建亭，明代又改建成重檐十字脊亭，逐成现状。东西两庑各40件，供历代著名先贤，先儒的神主，到清末共147人。
大成殿建于雍正七年(1729)，重檐歇山，面阔九间，用黄色琉璃瓦，殿前檐柱用十龙柱10根，高浮雕蟠龙及行云缠柱，为它处殿宇所少见。大成殿是孔庙的主体建筑，也是祭祀孔子的中心场所。大成殿唐代时称之为“文宣王殿”，为五间，于宋天禧二年大修时，移今址并增扩为七间。
宋崇宁三年（即公元1104年）徽宗赵佶取《孟子》“孔子之谓集大成”语：义，赞扬孔子思想集古圣贤之大成，于是下诏书更名为“大成殿”，后来，该建筑物毁于大火。而现存的这座大成殿为清代雍正年间重建的。大成殿高至24.8米，面阔45.8米，净深24.9米，重檐九脊，黄瓦飞龙，周绕回廊，气势雄伟。
其八斗藻井饰有金龙和玺彩图案，双重飞檐正中竖匾，上刻清朝雍正皇帝御书的字径高达1米的“大成殿”三个贴金大字。大成殿与北京故宫太和殿、泰安岱庙天贶殿并称为“东方三大殿”，其中价值高、历史长的当属大成殿。大成殿结构简洁整齐，重檐飞翘，斗拱交错，雕梁画栋，金碧辉煌，藻井枋檩饰以云龙图案，金箔贴裹，祥云缭绕，群龙竞飞。
其四周廊下环立28根雕龙石柱，均以整石刻成。柱高5.98米，直径为0.81米，承以重层宝装覆莲柱基础，原为明朝弘治十三年（即公元1500年）敕调徽州工匠刻制，清朝雍正二年后重刻。两山及后檐的18根八棱磨浅雕石柱，以云龙为饰，每面浅刻9条团龙，每柱72条，细心的工匠们在石柱上记下了雕刻的龙的总数，共计1296条。
前檐的10根为深浮雕，每柱两条对翔，盘绕升腾，中刻宝珠，四绕云焰，柱脚缀以山石，衬以波涛。10根龙柱两两相对，各具变化，无一雷同，造型优美生动，雕刻玲珑剔透，刀法刚劲有力，龙姿栩栩如生。这是曲阜市独有的石刻艺术瑰宝。相传清乾隆皇帝来曲阜祭祀孔子时，石柱均用红绫包裹，不敢被皇帝看到，恐怕皇帝会因超过皇宫而怪罪。
大成殿始建于两层台基上，前连露台，高约2米多，东西宽约4.5米，南北深约35米，镌花须弥石座，双层石栏杆，底层莲花栏柱下均有石雕图案，南面正中有两块雕龙陛。露台是祭祀孔子时歌舞行礼的场所，现在每逢孔子诞辰（即农历9月28日）都要表演祭祀乐舞。
大成殿内中供奉着孔子塑像，坐高3.35米，头戴十二旒冕，身穿十二章王服，手捧镇圭，一如古代天子礼制。两侧为四配，东位西向的是复圣颜回和述圣孔伋，西位东向的是宗圣曾参和亚圣孟轲。再外为十二哲，东位西向的是闵损、冉雍、端木赐、仲由、朱熹。四配塑像坐高2.6米，十二哲塑像坐高2米，均头戴九旒冕，身穿九章服，手执躬圭，一如古代上公礼制。
塑像都置于木制贴金神龛内，孔子像单龛，施十三踩斗拱，龛前两柱各雕有一条降龙，绕柱盘旋，姿态生动，雕刻细腻，线条流畅，异常精美。四配十二哲两位一龛，各施九踩斗拱，龛前都有供桌、香案、摆满祭祀时使用的笾、豆、爵等礼器。
大成殿内还陈列着祭祀孔子时的钟、韶乐乐器和舞具，殿外悬挂有10块匾额、3幅对联，门外正中是清朝康熙皇帝题书的“万世师表”和光绪皇帝题书的“斯文在兹”匾额，南面悬挂着乾隆皇帝题书的“时中立极”等匾额。每块匾额长6米多，高约2.6米，雕龙贴金，精美华丽。
1966年“文化大革命”初期时，大成殿内的文物受到破坏，现存龛像、匾联均为1983年照原样复原的。
