武廟從門廳到正殿間有一天井，地面鋪設花崗石，拜埕有大型階石上刻龍紋浮雕，雕工樸實無華，為清乾隆年間作品。正殿前的馬背歇山拜殿，堪稱獨一無二的作法，造型最具特色。正殿屋頂則為曲線柔美的重檐歇山式(即四面屋坡的屋頂上再加上一層屋頂)三開間升三開間(即左、右、中共有3個空間，向上升延伸也是3個空間)的殿宇氣勢魏峨，兼顧形式與結構美感。
祀典武廟典藏不少古匾，除咸豐皇帝御筆「萬世人極」匾額，「文武聖人」、「文經武緯」、「至大至剛」、「至聖至神」也堪稱府城名匾，其中乾隆59年（公元1791年），臺澎兵備道兼提督學政楊廷理（公元1747年－1813年）所題之「大丈夫」匾額，最具名氣，「大丈夫」一詞出自《孟子》滕文公篇下：「富貴不能淫，貧賤不能移，威武不能屈，此之謂大丈夫也」。
祀典武廟觀音殿奉祀一尊「傳神觀世音菩薩」，金面法相、微微傾首的樣貌，展現慈悲祥和之姿、遠看神像時，會發現神像的視線也跟著參拜者的走向而移動，是明末寧靖王在府內祭拜的家佛，相當珍貴。
同治元年（公元1861年），祀典武廟附近六條街的開基武廟、靈佑宮、廣安宮、倉神廟、祝融殿及赤崁土地等六廟，組成「六和境」，以協助府城治安，並在祀典武廟內設立「六和堂」，做為聯境辦事處和全城冬防指揮所，堂內主祀火德星君，目前作為活動空間使用。
廟門用門釘而不繪門神，中門兩扇各72顆、側門左右各54顆。7加2、5加4均為9，9在中國傳統中為至尊數，以此呈現帝王之尊貴，也是祀典武廟的地位表徵。
祀典武廟永福路旁的紅色山牆高5.5公尺、總長66公尺，由前至後共有五落不同屋頂形式，由山川門的「燕尾」到初拜殿「硬山馬背」、拜殿「馬背歇山」、正殿「歇山重簷」及後殿「硬山燕尾」，構成高低起伏的曲線，各進各落間尊卑秩序一目了然，視覺效果極佳，是臺南市著名觀光地標。