依中華民國73年2月22日頒行之文化資產保存法施行細則第38條綜合評定之具歷史、文化、藝術價值；具建築史上之意義，有再利用之價值及潛力者。
根據《臺灣外紀》記載，永曆19年（1665年）明鄭時期由陳永華以「十年成長，十年教養，十年成聚」復國計畫，建議鄭經「須擇地建立聖廟、設學校，以收人材。庶國有賢士，邦本自固，而世運日昌矣」，而在承天府南的桂仔埔（鬼仔埔）建立「先師聖廟」。初設時僅設大成殿，用來祭祠孔子，之後又設「明倫堂」作為講學之用，於永曆20年(公元1666年)正月由鄭經率領官員舉行初次祭孔大典啟用，是為全臺首學。
康熙23年（公元1684年），臺灣納入清帝國版圖，分巡臺廈兵備道周昌及首任臺灣知府蔣毓英，有鑑於鄭氏時期草創的廟形制簡陋，因此各捐銀百兩，加以修建，康熙24年(公元1685年)，2人主持改建孔廟為臺灣府學，並改稱「先師廟」，俗稱「文廟」，此時孔廟除先師廟外，東西設有兩廡、北邊有啟聖祠，南邊有櫺星門，之後又增建了泮池與衙齋，並懸清康熙御書「萬世師表」聖匾於正殿中，於是廟貌煥然，大別於前。
康熙39年（公元1700年），福建分巡臺灣廈門道王之麟整修廟宇，並在大成殿東邊新建明倫堂與堂後的龍亭庫；自康熙51年（公元1712年）起，分巡臺廈兵備道陳璸又大規模修建，內容除了大成殿、啟聖祠外，在櫺星門左右，改置文昌祠、土地祠;外設禮門、義路、大成坊及牆垣。明倫堂前兩廊分到六藝齋;明倫堂後建教官廨舍及齋廚，東邊則建朱子祠，於康熙54年竣工。
乾隆14年（公元1749年），巡臺御史楊開鼎第2次大修孔廟，此時臺灣府學已獲得普遍的重視，全臺各地人士踴躍急公合力捐修，乾隆16年(公元1751年)3月完工，而此次工程中大成殿與兩側廳舍(兩廡)的規模較先前加倍寬大。乾隆42年（公元1777年）臺灣知府蔣元樞「將大成殿東西兩廡及五王殿（即崇聖祠）虔加修整」，主要是在東大成坊外增建了泮宮坊，大成殿西邊增設了府學署，為臺南孔廟規模最大的時期；光緒13年（公元1887年），臺灣議准建省，臺灣府更名臺南府，2年後臺灣府學也改稱臺南府學。
日本領臺後，明治29年(公元1896年)「臺灣總督府臺南國語傳習所」於9月1日在臺南孔廟開始正式授課，為現今臺南市最早傳授現代新式教育的學校。孔廟也由原先明清時期漢文教育中的最高學府轉變為日本新式教育體系中最基層、給孩童學習的一環。明治31年（公元1898年）發布「公學校令」和「公學校規則」，原傳習所在臺南孔廟改制設立「臺南公學校」，明治37年（公元1904年）更名為「臺南第一公學校」。之後到了大正5年（公元1916年）孔廟計畫整修，學校才於隔年遷於樹林街南大附小現址。翌年(公元1917年），日人採解體修護方式就大成殿、明倫堂、東西康、崇聖祠、東西大成坊、禮門、義路、文昌閣、泮池以及泮宮坊加以重建。至於文昌祠、朱文公祠、明倫堂兩側廂房、萬仞宮牆及欞星門則不再復建。
二次大戰期間，孔廟因受到美軍轟炸影響而多處受損，國民政府遷臺後臺南市政府集資分批整修，於民國42（公元1953年）完工，之後在民國66、68年（公元1977、1979年)又分別重建大成殿與文昌閣，並於民國74年（公元1985年）時，展開大規模整修，並於民國78年（公元1989年）時完成驗收。公元1997年左右，原行政院文化建設委員會(今文化部)委託成大建築系規畫以孔廟為中心的文化園區，當時規畫範圍除孔廟以外還有周圍即將遷走的附近市府機關建築等古蹟、歷史建築。而目前的孔廟文化園區是孔廟沿南門路以南兩側，包括武德殿與鄰近的忠義國小相連的整體環境。
臺南孔子廟於「廟」而言，為臺灣創建最早的孔子廟；於「學」則是開啟了臺灣儒學教育的先聲。也是近代教育引進臺灣之後第1所小學的所在地，建築物格局保存完整，收藏諸多古老紀錄及文物，「全臺首學」實至名歸。
清乾隆年間，奠定「左學右廟」、「前殿後閣」的形式配置（相關佈局可見蔣元樞的《重修臺郡各建築圖說》）。孔子廟為臺南市保存最為完整之傳統建築群，其體制格局時可作為體驗清領時期傳統建築空間之最佳選擇。現況為前中後三進，左右側有兩延伸廂房的三合院式建築，正門為東大成坊，紅牆上嵌著1塊以滿漢文並書的石碑「下馬碑」,此乃由康熙8年（公元1669年），康熙皇帝初次主持祭孔大典時所設立的規範，當年康熙皇帝在孔廟外下轎後，步行至大成殿孔子牌位前行二跪六叩之大禮，從此以後孔廟門外便以滿漢文同書勒令「文武官員軍民人等至此下馬」(滿文讀法「bithecoohaihafasacoohairgen I urseubadejifimorin ci ebu」），以宣示即將進入莊嚴的聖域，無論何人至此皆須下馬步行以表誠敬。臺南孔子廟是臺灣唯一立有泮宮坊的文廟，泮宮石坊原是清朝時孔廟最外面的出入口，日治時期為了開闢南門路將之東移，現今坊與廟之間被南門路劃開而相望。
其構造第一進為大成門，又稱儀門（意指「有儀可象」）或戟門，位於大成殿前，有如寺廟的三川殿，面寬三開間、開3門。大成門只有在祭孔時才會打開中門，平時進出只能走左右側門，以示對孔聖的尊敬，門的兩側分立名宦祠及鄉賢祠。第二進是獨立式殿堂帶露臺的大成殿，也是整座建築的主體，殿內主祀大成至聖先師孔子牌位，採用莊嚴肅穆的歇山重檐式屋頂。第三進為崇聖祠，左右與兩廂連接。兩廂由東西廡和禮器庫、樂器庫組構而成。文廟左側與名宦祠相連的是入德之門，後便是帶單開間抱廈的明倫堂，堂的左後方，屹立的奎閣，1層平面為方形，2、3層則轉換為八角形，造型頗為特殊。
大成殿內樑上懸有歷任皇帝與國家元首所贈之匾額，自清康熙帝以來8位清朝皇帝、6位中華民國總統共14面，為臺灣地區收藏有元首御匾最為完整的古蹟。
臺南孔廟祭孔大典依照古禮舉行。每年春分時舉行春祭「釋奠」；秋祭則於陽曆9月28日孔子誕辰舉辦。清晨5點開始，就有著紫服的「禮生」以及身穿黑色素衣的「樂生」共130位聚集行禮，這些多由臺南「以成書院」的成人們擔任；而傳統由童子擔任的「佾生」則由左近的忠義國小學生選出36人，以6行6列排為方陣身穿古禮服聽奏樂為舞。此即依左傳所記「天子舞行八佾；諸侯舞行六佾」，因孔子在史記中被尊崇為世家諸侯，也受後世皇帝追封為王，因此行傳統「六佾舞」。
祭典所使用的禮器，有許多是乾隆41年由臺灣知府蔣元樞所捐造，其中盛酒的陶壺「太尊」特別珍貴，傳說乃以山東曲阜孔廟後的孔子墓上的墓土所燒製而成。今山東孔廟所藏的太尊，與此為同時燒製的器皿。臺南孔廟祭典所用的這個應為乾隆時期取得，是全世界唯二僅有的珍貴物品。
有兩個小門作為平常通行之用，朝東的稱為「禮門」，朝西的稱為「義路」；其以禮義為名，表示請求孔子之道，必須遵循禮義。圖為禮門。
獨立式殿堂帶露臺的大成殿，是整座建築的主體，殿內主祀大成至聖先師孔子牌位，採用莊嚴肅穆的歇山重檐式屋頂。
孔子廟正門為東大成坊，紅牆上嵌著1塊以滿漢文並書的石碑「下馬碑上方滿漢文同書勒令「文武官員軍民人等至此下馬」，以宣示即將進入莊嚴的聖域。