大成殿是天水文庙的主体建筑，重檐歇山顶，阔五间。殿上龙吻吞脊，饰以莲花、宝相、团龙，脊中施二层桥亭，飞檐翘角。殿内宽敞明快，双槽减柱构造，普柏枋稍大于阑额，柱础石均大于柱子，雕刻有古朴莲瓣。门为六抹隔扇，窗为四抹隔扇。大殿外观气势雄浑，古朴典雅。二十世纪四十年代，原文庙内曾开办过学巷小学、女子师范、女子中学，因而在当代天水教育界有深远影响。大成殿内正中上方悬挂康熙御赐匾额《万世师表》，蓝底金字红印。匾下正中供奉：“大成至圣先师文宣王神位”牌，牌位上用宝蓝底色正楷金色书字，神龛为檀木质地，雕二龙戏珠图案。神龛两侧木雕楷书联二副曰：“明理七十二大贤，教化三千诸弟子。”“祖述尧舜宪章文武，德参天地道贯古今。”殿门上还高悬道光元年御笔《圣协时中》等匾额。东、西两侧设置以祭祀时鼓、馨、钟，肃穆雍雍。中门上方，悬挂雍正四年御笔《生民未有》匾额，两侧柱上挂木制对联曰：“我夫子生民未有；大圣人万古不没”；另在殿内有顺治御笔《圣德载物》、咸丰二年御笔《德齐畴载》、原乾隆三年御笔《与天地参》、同治三年御笔《圣神天纵》、光绪七年御笔《斯文在兹》、宣统元年御笔《中和位育》等匾额，现悬挂的有其中四幅。戟门之上有木质二龙戏珠竖匾一面，上书《戟门》二字，下款为乾隆三十六年八月士子胡瑞敬书。
