大成殿為孔子廟建築組群中層級最高的建築,
整個大成殿位於一個高起之台基上,殿前的露台,是釋奠禮祭孔時,表演佾舞之場所。
在露台正面有稱為「螭陛」的石雕,螭為龍子之一,依照古代的制度,螭陛的上方只能讓皇帝的轎子經過,所以又稱為「御路」。
在大成殿台基的四個角落有用來排水的「散水螭首」,也有人說是「鰲頭」,取獨佔鰲頭之意,
另外也有人認為它是龍九子當中生性好水的蚣(虫夏)。大成殿的屋頂正脊上有通天筒,又名藏經筒或藏書筒,是孔廟建築獨有的裝飾。
在孔廟垂脊上另一種獨特的雕飾則為成排之鴟鶚。鴟鶚是一種凶惡的鳥,在《詩經》〈泮水〉篇中「翩彼飛鴞,集於泮林,食我桑椹,懷我好音」,
用這個典故來象徵即使鴟鶚這樣兇惡的鳥也會受到孔子的感化而變得馴良。
孔子的神龕位於大成殿內的北端中央處,神龕供奉孔子神位。明代嘉靖年間開始稱孔子為「至聖先師」,因為孔子是「聖人」,所以廢除了俗世象徵的塑像,而改用木刻的神位來象徵。
在大成殿內的兩側另有孔門出色弟子及後人所組成的四配與十二哲的神龕。
大成殿內上方懸掛著歷代皇帝元首所賜的匾額。依照古制,由於孔子的地位崇高,因此只有皇帝賜的匾額可以放在大成殿內。