大成殿有三層丹墀，闊七間，進深五間，殿高31.8米、闊49.7米、進深47.5米。_頂重檐，銅瓦飛甍，鬥拱交錯、雕梁畫棟。40根金柱，柱高6米，直徑0.8米，紫銅鬥拱，雕飾雲龍紋；殿脊裝飾龍吻，蓋黃銅瓦；四周有回廊，環廊寬4米，為雕花漢白玉欄桿，四周有臺階可上高臺進入大殿；殿前有拜臺，復道四通，是進香祀孔之所，陛下為雙龍戲珠紋，殿內頂飾小篆《論語》名句。整個大成殿氣勢雄偉，結構整齊，具有顯著的東方建築特色。
頭上“大成殿”的匾額是完全以曲阜文廟匾為範本的，字跡雄渾有力。故專家稱譽“北有曲阜，南有柳州”。
柳州文廟大成殿設計匠心獨具，建築體量成國內之最。重檐_頂仿唐建築的大成殿，高30米，寬49.7米，縱深47.5米，矗立於5.8米高的臺基之上，為整個文廟建築群中的核心主體，也是柳州文廟祭孔大典的中心場所。此處浮光耀金，結構莊嚴，規模宏大，讓人頓生肅穆之情。大成殿臺基高5.85米，丹墀***三層，平步處采用福建田黃青石砌就。中間寬3.6米、長18米的禦道上，饕餮紋環繞四圍，19條高浮雕的飛龍神態各異，有九五至尊的王者之氣，與金光寶氣的大成殿金頂相互輝映。大成殿環廊的24根紫銅包裝的蓮花騰龍柱，柱高6米，直徑0.8米，也是壹大亮點，襯托出大成殿的威嚴與厚重。
端坐於殿中的孔子鑄銅圓雕帖金座像，連基座高4.25米，像高3.5米，重1.2噸。座像身著十二章帝王服，頭戴十二旒冠冕，威嚴中透著儒雅，睿智中顯現仁愛，也彰顯著古來孔子的精神領袖地位。這尊孔子坐像，材質之精、工藝之精湛、造型之美，在國內文廟中屈指可數。
柳州孔廟大成殿西側配祀“宗聖”曾子、“亞聖”孟子像，東側配祀“復聖”顏淵、“述聖”子思坐像，這些弟子坐像均為生漆脫胎彩繪座像，通高3.8米，像高2.6米，著九章帝王服，頭戴九旒冠冕，他們或講學、或吟詠、或行禮，神情形態各異，亦堪稱國內文廟塑像中的精品。
柳州文廟大成殿東側配祀“復聖”顏淵、“述聖”子思。
大成殿中藻井設計，亦是柳州文廟的首創。藻井通透，可見天空，寓意孔子思想與天地相通***融。大成殿內的四周飾以66000多平方米的紫銅板，紫銅板上用蝕刻工藝雕刻《論語》名句，以此襯托孔子思想的博大精深。