虽然大部份的记载都传南瑶宫建于1738年，但是建庙年份在官方志书中却未有记录，有之者仅周玺在清道光年间修纂的《彰化县志》中提到“一在邑治南门外尾窑，乾隆中士民公建”，而非“乾隆初”。再者，南瑶宫在日据时期经历17年的改建工程，1936年完工后在前殿左侧立有一块纪念改筑的“沿革碑”，碑上刻文却指建庙年代为1749年（清乾隆14年），两相差距11年，但较符合《彰化县志》“乾隆中”的记载。

卓克华2006年出版的《寺庙与台湾开发史》一书中，另摘录有一则南瑶宫较为传奇的建庙缘起：

“ 近人林文龙亦采访记录一则传闻：相传清朝雍正年间，有笨港南街的居民杨谦受雇至彰化南门外瓦窑工作，随身携带有笨港天后宫的香火袋，以祈求旅途平安；事毕杨谦返笨港，将香火袋遗留工寮内。某日，忽有女人直立在瓦窑边大声疾呼：“瓦窑将陷，赶紧逃命！”大家闻声，竞相逃出。正惊奇间，瓦窑崩落，而女人不知去向，大家共同认定是神灵显圣救难，在清理工寮时，赫然发现杨谦所留下之香火袋，众人咸认为系笨港天后宫妈祖有意分灵彰化，因此香火袋暂奉土地庙，后显灵事迹传遍遐迩，终于在乾隆初年建庙以祀。”

南瑶宫在清朝乾隆年间曾经两度修缮，1802年（嘉庆7年）再倡重建，扩大庙基五倍。到了日据时期，“终感湫隘为不便”，由于香火旺盛，庙宇空间又嫌狭窄，遂成立“南瑶宫改筑会”，耗资六万日圆，于1916年完成改建，成为一座混合中西日式风格的庙宇，不过“信徒排斥这种非台湾传统寺庙式样，致香火日衰”，庙方无奈，只好借口“填基不实、砌造不牢、地坪陷塌，兼之白礒为害，势难耐久”，“乃于其前方另建今之正殿，而将本殿改奉观音”。之后经历17年，才又完成前后各殿及两廊建筑，庙貌一新，并在三川殿（前殿）前左侧立一“沿革碑”，详实铺述南瑶宫的历史与沿革，兼具历史与艺术价值。

台湾民间习俗，分灵庙宇有向本庙“谒祖进香”的习惯，因此南瑶宫自古有到笨港天后宫进香之礼。此外，昔日南瑶宫有感杨谦从笨港带来香火之劳，是以到笨港进香时，都会到杨氏祖屋拜访杨氏子孙，杨家感于担当不起此份大礼，特请南瑶宫再分灵一尊妈祖雕像，以为奉祀并作纪念。如此探望杨家大礼，便为“神对神”同格进香，而非“神对人”的屈尊谒拜。

杨家的这尊妈祖因是私人奉祀，财力较差，没过几年妈祖的神袍便破旧不堪，因此南瑶宫至笨港进香时，就把南瑶宫妈祖的新神袍顺便换给杨家妈祖，俗称“换龙袍”。后来杨家男丁被日军强征到南洋当军夫，从此子孙绝嗣，杨家妈祖遂迁祀到新港水仙宫，1962年起，换袍礼也改在水仙宫举行。

南瑶宫的前殿包括中间的三川殿，和左右两边的龙虎门。“三川殿”又名“三穿殿”，为开辟三门以供穿越之意，左翼龙门，右翼虎门，并称“龙虎门”或“五门”（合并三川殿的三门一共五扇门）。三川殿面宽30.32公尺，深9.96公尺，殿前两侧竖立一对蟠龙巨柱，昂头相向。正门有石狮驱邪镇宫，为青斗石雕。内拱藻井，为泉州惠安溪底派匠师王树发之作，成正八角形，中置太极八卦镇邪。墙堵上的石雕和交趾烧雕工精细，兼具古迹艺术保存价值。

三川殿屋顶为“断檐升箭口式”，中间升起，檐口线高低错开，强化了屋顶形式尊卑，也增添了视觉美感。顶端曲线往两旁呈燕尾状扬起，中有福禄寿三仙，两端双龙飞腾，垂脊尾端有人物山林、花草走兽等剪黏、交趾烧作品。屋顶铺列筒瓦，瓦当滴水排列有序。三川门正门门板上绘有双龙戏珠，左右两侧则各绘一对仙水手持贡盘，伺奉天上圣母。

南瑶宫的正殿为重檐歇山式建筑，宽11.5公尺，深14.92公尺，是1924年新庄吴海桐所设计，其架栋较硬，喜用圆斗，技法多变，可谓台湾庙宇的经典建筑。正殿主祀天上圣母，香火终年不断，因此正殿木架构造上的雕刻与彩绘已被熏黑，掩去多彩的原貌。

正殿两侧建有长型厢房，为左右护龙，各自隔成三间厢房，左护龙中间厢房供奉国姓公，右护龙中间厢房供奉长生禄位，祀念对庙有功人士，其它厢房则作为储藏室及轮值人员的住宿房间，或是接待室、办公室及会议室之用。护龙屋顶为硬山式，铺设筒板瓦，瓦当滴水构成井然有序的前檐线，屋顶装饰相较之下极为简朴。护龙与正殿之间以日月洞门区分中庭后庭，中庭广场为一开阔空间，主要用来摆放祭品、举行仪式，地面铺设长方大石，中置一只铜制大天公炉，炉耳形状为倒立双龙。

南瑶宫最具特色的建筑当属位置中央的观音殿，融合日本和式及希腊巴洛克式风格，与台湾传统庙宇大异庭径。观音殿的格局比正殿还大，宽16.62公尺，深13.78公尺，四周有廊，建造初始原为南瑶宫正殿，后来受到信徒排斥，才在观音殿前方再另建正殿。观音殿主要为重檐歇山式的木造建筑，构材多为桧木，木作雕刻以菊花代替传统的花草人物，外墙为日式清水砖墙。屋顶采西洋压檐墙法，下檐加檐墙栏杆，回廊柱头为希腊多立克柱式造型，殿前有一六边龟甲造型水池，池中原有一尊著名匠师蒋馨雕琢的李铁拐石像，惜已被盗，目前的石像为庙方仿照之作。

观音殿内有铜制天花板、十八罗汉洋式框架壁饰及日式神龛，中西日式齐聚一堂，这种合璧式建筑在1920年代颇为流行，南瑶宫不仅保留了当时的文化，也在建筑上享有地位。

南瑶宫的后殿又称大雄宝殿，或天公殿，1973年建成，是一座现代钢筋混凝土结构的三层楼建筑，宽12公尺，深12.8公尺，屋顶仿传统庙宇造型，上檐为歇山式燕尾脊，饰有双龙护塔，戗脊尾部有四只凤凰，有“凤凰来仪”之意，下檐为庑殿式。一楼供奉广泽尊王（俗称郭圣王），二楼供奉三官大帝，三楼供奉玉皇大帝，两边侧间为厨房、厕所、储藏室之用。

后殿左右建有香客大楼，左侧建于1978年，右侧建于1982年，也都是现代钢筋混凝土结构的三层楼建筑，宽11公尺，长20公尺，一楼皆作各妈会会馆办公之用，并辟有餐厅，二三楼则供香客住宿。香客大楼屋顶上半部为平顶阳台，下半部则仿庑殿式造型，四面檐角有仙人走兽四尊。各楼走廊都有白色水泥栏杆，栏板有简单纹饰，柱头为圆柱形。

南瑶宫前方为一块狭长型的广场，广场靠中山路的一端，在1988年秋建成一座四柱三门的木造牌楼，顶部为歇山式单檐，屋脊燕尾翘起，饰有双龙抢珠，大脊剪黏装饰花草神兽，戗脊尾部有翘尾螭龙，垂脊末端各有一尊人物塑像。

广场西南角有一座八角宝塔三层金炉，建于1974年，顶部为葫芦状烟囱，每层翼角都饰有龙凤吉兽，顶部两层各面墙上也都有描述民间故事的剪黏壁饰。

·天上圣母 正殿中央。因有出巡活动，故南瑶宫备有百余尊大小不一的妈祖分身，各妈会也分别刻有自己的大尊神像，供信徒祭拜迎接之用。

·千里眼 正殿，妈祖左前方。

·顺风耳 正殿，妈祖右前方。

·太子爷 正殿，妈祖前的供桌上。每当分香子庙与友庙来访时，负责迎接活动。

·玉皇大帝 后殿三楼。

·观音佛祖 观音殿中央。

·三官大帝 后殿二楼，天官紫微大帝位于中央，地官清虚大帝位其左侧，水官洞虚大帝位其右侧。

·神农大帝 正殿前护龙神龛。右侧供有青脸红路须之青公（榕树神），为南瑶宫原址的大榕树，因建庙所需而遭砍除，后以树身刻成神像供奉于此，体现先人敬神爱物之意。

·注生娘娘 观音殿左半部。

·福德正神 福德正神在南瑶宫内共有两处，一在正殿前右护龙神龛，为市内土地公庙遭拆除后移驾借祀，一在观音殿右侧，为南瑶宫原有之神像。

·国姓爷 正殿前左护龙成功厅。

·广泽尊王 后殿一楼，原为市内神庙遭拆除后移驾借祀。

·文昌帝君 观音殿观音佛祖右前方。

·长生禄位 前殿右护龙，为纪念对南瑶宫具特别功勋的已故地方仕绅，目前共有长生禄位17座。

最初，南瑶宫香火由笨港分香而来，因此妈祖神驾每年有前往发源地进香的习俗，1814年有随驾信徒42人，步行往返于彰化、笨港之间，之后众人倡议而成组织，每人出银一元，存为公银，所收利息作为妈祖诞辰活动之用，并推举一人管理公银，此为南瑶宫最早的妈祖会组织──老大妈会，昔称“金和安圣母会”。

随着南瑶宫香火日盛，地方传闻妈祖香担所到之地即获庇佑，因此每年笨港进香活动中常有地方民众成群结队抢香，为维护进香秩序，南瑶宫遂商请县衙衙役加入供奉虎圣将军的虎仔爷会（又称圣将军会），在进香过程中沿途保护。日据时期日人怀疑虎仔爷会成员身怀武艺，恐生叛乱，而有取缔之意。为消日人疑虑，南瑶宫送给虎仔爷会一尊妈祖神像，对外宣称该会为南瑶宫天上圣母銮班会，所奉妈祖称为“新大妈”，虎仔爷会则更名为新大妈会。

其后，前往笨港进香的信徒日多，各个銮班会、舆前会也分别成立，作为护卫神驾，轮办进香，皆今妈祖会的前身。各个妈祖会都奉有自己的妈祖分尊，称“会妈”，故妈祖会又称为“会妈会”，简称妈会。各妈会每年定期在南瑶宫举行祝寿祭典，称“作会”。各妈会每年用卜卦掷筊的方式，选出一位“炉主”，在选定的日子里请南瑶宫妈祖前来遶境，称“过炉”，并宴请其它角头的会员，称“吃会”。

目前南瑶宫共有10个妈祖会组织，分别为：老大妈会、新大妈会、老二妈会、兴二妈会、圣三妈会、新三妈会、老四妈会、圣四妈会、老五妈会及老六妈会。

上元祭，为南瑶宫于农历正月15日吉时，延请机关首长、地方仕绅、妈会总理、信徒代表等，进行的祭拜工作，并于此时掷杯请示妈祖何时前往笨港进香。

妈祖诞辰祭，为南瑶宫于农历3月23日的妈祖诞辰均会举办的古礼祭祀活动，通常由彰化市长（即法定寺庙管理人）身着长袍马挂亲临主持，进行献花献礼、读疏文等仪式。接着各妈会每天轮流到南瑶宫进行庆祝活动，因此整场祭祀活动通常会进行半个月才落幕。

笨港进香，基于饮水思源的传统信念，南瑶宫在清领时期约每四年均会择期前往笨港天后宫进香，后因笨港天后宫于嘉庆年间遭洪水冲毁，故改到其它分庙进香，后因与北港朝天宫交恶，目前的进香活动只在新港奉天宫举行会香仪式。笨港进香活动由各妈会分组轮流办理，最初每四年请示妈祖是否前往笨港进香，不成，则次年再问，依此类推，后因交通发达，渐改为年年轮替。现在的进香活动约为三天两夜，夜驻新港奉天宫和员林广宁宫。过程中会到新港水仙宫进行“换龙袍礼”，并在奉天宫完成会香仪式，再举行接头香活动，最后遶境回宫。

大陆湄洲进香，妈祖源出福建湄洲岛，台海两岸关系逐渐缓和后，各妈会便有多次前往进香的活动。

迎妈祖活动，台湾民间信仰妈祖者众，各地有迎妈祖回乡遶境的常规活动，或遇特殊事件时也会恭迎妈祖遶境以消灾解厄。有时其它神明巡境时，也常邀请妈祖共同遶境，例如城隍爷诞辰等。

妈祖成道庆典，相传妈祖于农历9月9日登湄峰成道，因此每到重阳前后，南瑶宫便有庆祝妈祖成道的庆典。

过炉吃会，各妈会每年在妈祖诞辰时以卜卦掷筊的方式，选出一位“炉主”，在特定日子里迎回南瑶宫妈祖以及前任炉主的香炉，此迎炉安祀的仪式称“过炉”，期间大开流水席宴请其它角头的会员，称“吃会”。

分香子庙及友庙进香，南瑶宫的分香子庙分香前三年均会回宫谒祖进香，其它友庙团体进香则从正月开始进入旺季，直到三月妈祖诞辰达到高潮。进香活动中较具规模者，会伴随神轿及阵头，并举行交香刈火仪式。将两庙宣炉放在一起，使其香烟相互缠绕，称“交香”。之后再取南瑶宫宣炉香灰置于来访宣炉，称“刈火”，主要皆为交流神力之象征。

同祀神祭典，南瑶宫除主祀妈祖外，尚有许多神祇，各神祇诞辰或成道日，信徒均会从事祭拜活动。