大成殿是文庙的主殿,位于第二进院纵轴线上。
大成殿有三层丹墀,阔七间,进深五间,殿高31.8米、阔49.7米、进深47.5米。盝顶重檐,铜瓦飞甍,斗拱交错、雕梁画栋。40根金柱,柱高6米,直径0.8米,紫铜斗拱,雕饰云龙纹;殿脊装饰龙吻,盖黄铜瓦;四周有回廊,环廊宽4米,为雕花汉白玉栏杆,四周有台阶可上高台进入大殿;殿前有拜台,复道四通,是进香祀孔之所,陛下为双龙戏珠纹,殿内顶饰小篆《论语》名句。整个大成殿气势雄伟,结构整齐,具有显著的东方建筑特色。头上“大成殿”的匾额是完全以曲阜文庙匾为范本的,字迹雄浑有力。故专家称誉“北有曲阜,南有柳州”。柳州文庙大成殿设计匠心独具,建筑体量成国内之最。重檐盝顶仿唐建筑的大成殿,高30米,宽49.7米,纵深47.5米,矗立于5.8米高的台基之上,为整个文庙建筑群中的核心主体,也是柳州文庙祭孔大典的中心场所。此处浮光耀金,结构庄严,规模宏大,让人顿生肃穆之情。大成殿台基高5.85米,丹墀共三层,平步处采用福建田黄青石砌就。中间宽3.6米、长18米的御道上,饕餮纹环绕四围,19条高浮雕的飞龙神态各异,有九五至尊的王者之气,与金光宝气的大成殿金顶相互辉映。大成殿环廊的24根紫铜包装的莲花腾龙柱,柱高6米,直径0.8米,也是一大亮点,衬托出大成殿的威严与厚重。端坐于殿中的孔子铸铜圆雕帖金座像,连基座高4.25米,像高3.5米,重1.2吨。座像身着十二章帝王服,头戴十二旒冠冕,威严中透着儒雅,睿智中显现仁爱,也彰显着古来孔子的精神领袖地位。这尊孔子坐像,材质之精、工艺之精湛、造型之美,在国内文庙中屈指可数。柳州孔庙大成殿西侧配祀“宗圣”曾子、“亚圣”孟子像,东侧配祀“复圣”颜渊、“述圣”子思坐像,这些弟子坐像均为生漆脱胎彩绘座像,通高3.8米,像高2.6米,着九章帝王服,头戴九旒冠冕,他们或讲学、或吟咏、或行礼,神情形态各异,亦堪称国内文庙塑像中的精品。柳州文庙大成殿东侧配祀“复圣”颜渊、“述圣”子思。大成殿中藻井设计,亦是柳州文庙的首创。藻井通透,可见天空,寓意孔子思想与天地相通共融。大成殿内的四周饰以66000多平方米的紫铜板,紫铜板上用蚀刻工艺雕刻《论语》名句,以此衬托孔子思想的博大精深。