臺南孔廟是全臺灣歷史最為悠久，保持較為完整的壹座孔廟。從興建迄今，歷經10多次修葺，但大致保持舊制。整個孔廟坐北朝南，恢宏莊嚴，是模仿古代宮殿式屋宇而建造，屬南中國式建築。屋頂為傳統的歇山重檐式，黃色琉璃屋瓦，屋脊兩端翹起，十分優美。廟門上壹橫匾，上面以金字題寫了“全臺首學”四字，筆跡雄渾有力，益增孔廟的莊嚴肅穆。
大成殿是全廟的中心。鄭成功父子時代這裏為國子監，是當時的最高學府，專辦科舉考試。清代改為臺灣府學所在，稱作“全臺首學”。大成殿的中央供奉著“至聖先師孔子”的靈牌。在靈牌上面的殿梁上，至今還懸掛著許多珍貴的清代皇帝所欽賜禦匾，其中有康熙的“萬世師表”、乾隆的“與天地參”、鹹豐的“德齊幬載”、光緒的“斯文在茲”等，重重相疊在壹起。與其他孔廟不同的是臺南孔廟大成殿既無旁柱，也無回廊，以伸出厚墻的挑梁支撐。兩旁東西廡則陪祀孔子的72個弟子和歷代先儒先賢的牌位。連接東廡北邊的是禮器庫，連接西廡北邊的是樂器庫，保存著古制的禮樂器，以備祭孔時用。兩廡交於崇聖祠。崇聖祠也叫“聖祖殿”，其中祭祀著孔子五代先祖，以及孔子的兄弟。
在大成殿前有露臺，露臺前有欞星門，平時緊閉，惟有祭孔大典時才開，典禮完了又即關閉。欞星門東西兩旁有“名宦祠”、“鄉賢祠”、“孝子祠”、“節孝祠”。還有壹古樸典雅的“明倫堂”，是儒家講習倫常之理的地方，學生在此由學官教諭、訓導，相當於府學的教室。在明倫堂的正面墻壁上，有八塊趙孟頫體的《大學》全書遺跡，極為珍貴，僅存4塊。在明倫堂之後是文昌閣，樓高3層，呈塔形布局，是孔廟的最高建築。奉祀文昌帝君，並作為藏書之所。
欞星門外有圍墻，隔開廟（大成殿）和學（明倫堂）。圍墻東西各有壹小門，分別是禮門和義路，好象兩個小牌坊，表示著尊禮崇義的夫子之道。欞星門前還有壹個向外彎曲的半月形小池，稱為泮池，泮池上有座拱橋，也叫泮橋。古代士子考上秀才，到孔廟祭拜後，要在泮池采摘水芹插在帽緣上，以示文才。如今取消了科考制度，但噴泉依舊，與庭前的綠陰連成壹片，成為人們的旅遊勝地。在東大成門外還有座“下馬碑”，為康熙年間樹立，用滿漢兩種文字寫著“文武官員軍民人等至此下馬”。任何人到這裏都必須下馬下車，步行進入孔廟，以示對孔子的尊敬。門外還有壹泮宮石坊，為乾隆年間重修孔廟所築，石坊因南門路之辟築，與主體建築分置兩處，蒼勁牌坊矗立壹旁，氣勢雄偉，十分壯觀。
每年農歷九月二十八日是“至聖先師孔子誕辰”，也是臺灣的“教師節”，臺南市政府都要按照古制在這裏舉行盛大的祭孔典禮，人群聚集，萬人朝拜，莊嚴隆重，十分熱鬧。