彰化孔庙为四进三院(4座横排屋加3个大院)建筑格局，分别为大成门、戟门、大成殿与崇圣祠。建筑型制保存了清道光10年（公元1830年）重修时的规模。空间配置接近中国大陆文庙，明伦堂在殿左边，设明伦堂之处均设崇圣祠是中国漳州、泉州的学府传统，但在大成殿后的崇圣祠两侧加乡贤祠及明宦祠则是臺湾风格。
櫺星门是孔庙大门，採五开间(以大柱为间隔共有5个空间)的建筑格局，屋顶为3段式的燕尾顶。檽星是天上的文星，相传孔子是文星下凡人间，因此以檽星命名孔庙大门。门上不画门神，与一般寺庙不同，遵循古制以108枚门钉为装饰，彰化孔庙櫺星门的屋嵴有六支造形像竹筒的「通天筒」，是一大特色，有别于一般孔庙只有两支通天筒。立通天筒于庙顶，是表尊崇之意，象徵孔子其德配天地，道贯古今。入口两旁有一对抱鼓石，螺纹图案凋工精緻，为彷效龙生九子之「椒图」，相传其性好闭不喜欢别人进入其巢穴，所以立于门口。
位于戟门旁左边的「下马碑」上面有用满、汉文书写「文武官员军民人等至此下马」，以提醒经过孔庙的官员民众都要下马步行，表示对孔子至高的尊敬之意。而右侧的「万仞宫牆」碑，则是语出《论语》：「夫子之牆数仞，不得其门而入。」形容孔子的道德学问高深。
彰化孔庙第二进为戟门(又称大成门)，是臺湾孔庙建筑的首例，「戟」为中国古代兵器，戟门之意是指武将至此，须卸下武器放在门旁，才能进入孔庙大殿，以示对孔子敬意。戟门两侧的砖牆有精緻的砖凋臺湾庙宇少见，也是彰化孔庙特色。砖刻的牡丹、花瓶图案，寓意富贵平安。戟门屋嵴上方有一对「龙头鱼尾」造型的「螭吻」，相传为龙生九子之一，其性好吐水，故置于屋顶上，有避火灾的意涵。裡面并悬挂有嘉庆16年（公元1811年）铸製之「镛钟」，上刻有「臺郡彰邑」。两侧圆门在未修建前原为八角门，为「礼门」、「义路」。
大成殿未与大成门及崇圣祠之建筑体相连，为独立建筑。中央为神龛，花罩、托木、蟠龙柱，奉祀有孔子神位。正殿面宽五开间，屋顶为重簷歇山式(就是四面屋坡屋顶上再加上一层屋顶，象徵尊贵)造型，四面设有走马廊道，大成殿前有月台，为祭孔时神圣的空间。进入大成殿内，上有珍藏清朝历代皇帝所颁赠的古匾，分别有雍正的「生民未有」、乾隆的「与天地参」、嘉庆的「圣集大成」，以及咸丰「德齐帱载」和同治「圣神天纵」等匾额。
大成殿台基边堵的清代砌砖花纹相当有特色，皆是运用凹凸砌法的装饰，在凹处填上石灰，以衬出红砖图案，四种图案分别是「万字盘长」、「香炉」、「古钱」、「龟甲」，各具吉祥、富贵深意。
位在大成殿前面的龙柱，为清道光10年（公元1830年）重修孔庙时的作品，以花岗岩石材，採单龙盘柱之姿，造型特色为左龙柱张口，右龙柱闭口，4爪握珠，柱身则装饰云纹及岩石，运用少许镂空凋来呈现立体感。