彰化孔廟為四進三院(4座橫排屋加3個大院)建築格局，分別為櫺星門(大成門)、戟門、大成殿與崇聖祠。建築型制保存了清道光10年（公元1830年）重修時的規模。空間配置接近中國大陸文廟，明倫堂在殿左邊，設明倫堂之處均設崇聖祠是中國漳州、泉州的學府傳統，但在大成殿後的崇聖祠兩側加鄉賢祠及名宦祠則是臺灣風格。
櫺星門是孔廟大門，採五開間(以大柱為間隔共有5個空間)的建築格局，屋頂為3段式的燕尾頂。檽星是天上的文星，相傳孔子是文星下凡人間，因此以檽星命名孔廟大門。門上不畫門神，與一般寺廟不同，遵循古制以108枚門釘為裝飾，彰化孔廟櫺星門的屋脊有六支造形像竹筒的「通天筒」，是一大特色，有別於一般孔廟只有兩支通天筒。立通天筒於廟頂，是表尊崇之意，象徵孔子其德配天地，道貫古今。入口兩旁有一對抱鼓石，螺紋圖案雕工精緻，為仿效龍生九子之「椒圖」，相傳其性好閉不喜歡別人進入其巢穴，所以立於門口。
位於戟門旁左邊的「下馬碑」上面有用滿、漢文書寫「文武官員軍民人等至此下馬」，以提醒經過孔廟的官員民眾都要下馬步行，表示對孔子至高的尊敬之意。而右側的「萬仞宮牆」碑，則是語出《論語》：「夫子之牆數仞，不得其門而入。」形容孔子的道德學問高深。
彰化孔廟第二進為戟門(又稱大成門)，是臺灣孔廟建築的首例，「戟」為中國古代兵器，戟門之意是指武將至此，須卸下武器放在門旁，才能進入孔廟大殿，以示對孔子敬意。戟門兩側的磚牆有精緻的磚雕臺灣廟宇少見，也是彰化孔廟特色。磚刻的牡丹、花瓶圖案，寓意富貴平安。戟門屋脊上方有一對「龍頭魚尾」造型的「螭吻」，相傳為龍生九子之一，其性好吐水，故置於屋頂上，有避火災的意涵。裡面並懸掛有嘉慶16年（公元1811年）鑄製之「鏞鐘」，上刻有「臺郡彰邑」。兩側圓門在未修建前原為八角門，為「禮門」、「義路」。
大成殿未與大成門及崇聖祠之建築體相連，為獨立建築。中央為神龕，花罩、托木、蟠龍柱，奉祀有孔子神位。正殿面寬五開間，屋頂為重簷歇山式(就是四面屋坡屋頂上再加上一層屋頂，象徵尊貴)造型，四面設有走馬廊道，大成殿前有月台，為祭孔時神聖的空間。進入大成殿內，上有珍藏清朝歷代皇帝所頒贈的古匾，分別有雍正的「生民未有」、乾隆的「與天地參」、嘉慶的「聖集大成」，以及咸豐「德齊幬載」和同治「聖神天縱」等匾額。
大成殿台基邊堵的清代砌磚花紋相當有特色，皆是運用凹凸砌法的裝飾，在凹處填上石灰，以襯出紅磚圖案，四種圖案分別是「萬字盤長」、「香爐」、「古錢」、「龜甲」，各具吉祥、富貴深意。
位在大成殿前面的龍柱，為清道光10年（公元1830年）重修孔廟時的作品，以花崗岩石材，採單龍盤柱之姿，造型特色為左龍柱張口，右龍柱閉口，4爪握珠，柱身則裝飾雲紋及岩石，運用少許鏤空雕來呈現立體感。