依「文化資產保存法」，確認其有具歷史、文化、藝術價值及保存價值，指定為國定古蹟。
康熙33年（公元1694年），佛教臨濟宗第34代禪師僧樹璧奉湄洲朝天閣媽祖神像來臺，在笨港登陸。見僧人奉神像來，留為主持香火。康熙39年（公元1700年），再議公建。雍正8年（公元1730年），易茅以瓦；乾隆16年（公元1751年），朝天宮進行整修；乾隆40年（公元1775年），笨港縣丞薛肇熿倡議重修（後殿1對乾隆乙未年款的龍柱可為證），擴建廟宇為前後殿，前殿祀媽祖，後殿祀觀音菩薩及十八羅漢，右側則設僧室，以供僧侶居住。薛肇熿並撰〈重修諸羅縣笨港北港天后宮碑記〉。咸豐以前，朝天宮又歷經幾次重修，其中道光17年(公元1837年)重修，福建水師提督王得祿（1770-1841）獻「海天靈貺」匾。
在王得祿次子王朝綸、訓導蔡如璋等人發起下，進行擴建，工程自咸豐5 年(公元1855年)起工，咸豐9年（公元1859年）完工，成為四殿建築。前殿為三川殿，正殿為媽祖殿，第三殿為觀音佛祖殿，第四殿為聖父母殿。
明治38年(公元1905年)，嘉義大地震，北港街災情慘重，朝天宮大殿破損，四垂亭倒壞，北港區長蔡然標（1853-1929）倡議重建，聘大木匠陳應彬(1864-1944)主修，工程於明治41年(公元1908年)開工，大正元年(公元1912年)竣工，成為今天富麗堂皇的規模。此次重建，捐款者遍及全臺，捐款人數達3萬餘人。大正10年(公元1921年)，成立管理委員會，由北港區長蔡然標任管理者。
至昭和15年（公元1940年）皇民化運動雷厲風行時，北港街原有寺廟，如各宗姓宗祠及王爺廟俱被拆除，僅朝天宮及少數廟宇受保全，但在祀神、財產方面，也不得不遵照政策，予以處分。經過整頓後，祭神只剩媽祖及五文昌，其他有歷史價值者，由廟方暗中收藏保存。
民國61年(公元1972年)，朝天宮由臺灣省政府指定為臺灣省宗教紀念物觀光區；民國74年（公元1985年）朝天宮經內政部指定為2級古蹟。
北港朝天宮埕前石柱上的四海龍王石像，人物及坐騎海龍姿態各異，為不可多得之佳作。這4尊聳立於廟口，拱衛朝天宮大門，為廟埕增加濃郁的藝術氣氛。
朝天宮全建築佔地將近千坪，殿宇分為四進，宮前一廣場，地面鋪石，四面圍繞石牆。從廟埕外面看朝天宮正面，它的外觀猶如3廟並列。朝天宮建築的平面佈局在臺灣屬於獨一無二的類型。朝天宮使用多重的院落組成，可以「四落八殿，一埕七院」稱呼。整體而言，朝天宮建築物在大木構造、裝飾、雕刻、彩繪、剪黏，以及泥塑陶藝方面均相當繁複，表現出傑出的施工技術。
三川殿為陳應彬(1864-1944)所建，三川殿的木結構被視為臺灣寺廟之典範。龍虎門出現長枝八角藻井，運用複雜而困難的木結構斗栱技巧。朝天宮這2座扁長形八角結網，為臺灣首次出現，具有極高之建築史研究之學術價值。
凌虛殿窗扇木彫運用螭虎團字，以成雙成對的螭虎，構成「功參造化，德配乾坤」之聯句，造型出神入化，彫工細膩，且涵陰陽相輔相成之哲理。文昌殿前嵌有臺灣現存最精美的雙龍戲珠石御路，屬於清代中期彫刻風格。
朝天宮的各殿由不同年代的大木匠師建造，呈現了不同的建築風格，觀音殿為咸豐年間木匠林天賜(生卒年不詳)所修建，三川殿為木匠陳應彬所建。朝天宮擁有代表臺灣龍柱彫刻史上不同年代的3對龍柱，其中最古的1對是觀音殿，鐫刻乾隆40年（公元1775年）銘記，不但是廟史之證物，同時其彫琢風格古拙渾雄，為臺灣最早期的典型龍柱之一；第2對為咸豐2年（公元1852年）所彫，立於正殿前拜亭，八角柱盤龍為清代中期特徵；第3對立於前殿，內容豐富而繁飾，屬於清末民初之特徵。欣賞這3對龍柱有如觀賞一部臺灣石龍柱彫刻發展史。
朝天宮近代之彩繪，多聘名師主繪，現在前殿及龍虎門仍保存著臺南名師陳玉峯(1900-1964)及其子陳壽彝的作品。聚奎閣門扇的24節氣彩繪，也是較罕見之題材。拜殿有洪坤福(1865-?)人物交趾陶作品，三川殿及龍虎門則有洪氏高徒江清露許多剪黏作品。此外，朝天宮設有文物館。
北港朝天宮聖父母殿埕前，觀音殿後牆照壁，牆堵上用泥堆塑彩繪，罕見半立體浮雕影塑作品。此幅為「天官賜福，祈求吉慶」，神韻慈祥和樂，生動傳神。
三川殿架內景觀，使用二通三瓜棟架，通樑用料飽滿，中脊繪太極八卦，為鎮殿之象徵作用。
北港朝天宮懸掛「神昭海展」匾額，為複製臺南大天后宮中雍正御筆「神昭海展」匾之古物。