殿中供奉至圣先师孔子之神位，黄绫覆漫，上悬乾隆皇帝御题“广大中和”匾额，嘉庆皇帝御 书额“圣集大成”、“圣?时中”。两边对联为“有开必先冠古今而垂教化，无思不服合内外以振文章”。旁有四配享复圣颜子、宗圣曾子、述圣子思、亚圣孟子，以及从祀十二先哲闵子骞、丹伯牛等。

大成殿前两侧的东西配庑各为11间，内供历代先儒牌位。大成殿东角还有一长形无窗房间，为储存祭器库房。整个正殿庭院，有古松数10棵，高耸拔挺如云盖 ，清静幽雅，庄严肃穆。

大成殿后有沿山坡修建的假山花园，沿磴道而上是独立成院的崇圣祠，供奉孔子之五代先人。遵乾隆御旨，文庙所有龛案陈设及神牌位次均照太学成式制造安设，祭器及一切供器依太学例。特颁内务府所藏周时法物周文王鼎等10件给热河文庙，并配以祭器和特磬、编钟等大量乐器。并由太常寺选派熟谙音律礼仪者教习文舞生36人，乐生53人，执事生28人，在每年春秋季仲月（二、八月的上丁日）举行的隆重盛大的祭孔典礼时使用。