四个砖刻大字“海滨邹鲁”，镶嵌于大成殿屋脊正中，十分显眼：此四字是由清代禁烟大官林则徐所书，寓意如申城的孔子学府。在大成殿正面的双重飞檐中间竖有一块上书
大成殿”三字的涂金匾额，为清雍正皇帝墨迹。大成殿檐下悬有一块上书“万世师表”的金色大匾，为清康熙皇帝墨迹。
大成殿内正中靠北墙处，置有用香樟木雕成的孔子涂金像等设施，表达了历代对孔子的尊敬和缅怀，殿中四根大柱上者隐有抱柱联，在孔子神龛前一副为：“气备四时与天地鬼神日月合其德，教垂万世继尧舜禹汤文武作之师。”此联由清高宗皇帝撰，沪上著名书法家高式熊书写；其前第二副为“觉世牖民诗书易象春秋永垂道法，出类拔萃河海泰山麟凤莫喻圣人。”此联也是清高宗帝撰，申城著名书法家张森书写。这两副楹联都是颂扬孔子的功绩和为人的高尚。此殿的东、北、西三面壁间镶嵌有沪上著名书法家刘小晴书写的楷书《论语》全文，刻于青石上的石碑。这在全球孔庙中是个首创。在大殿梁间置有三块金字大匾：一为清代道光帝墨迹：“圣集大成”，取自《孟子》：“孔子之谓集大成也；”二为“圣协时中”，语出《中庸》：“君子之中庸也，君子而时中”句，也为清道光帝墨迹；三为“德齐帱载”，选自《左传》：“如天之无不帱也，如地之无不载也”句，字为清咸丰帝手迹。在孔子神龛前东、西两侧，还置有钟、鼓等祭祀用品，其中以在文庙出土的一套青铜编钟最为名贵。这套编钟铸于清同治九年(1870)，由上海江南制造局承造，外形呈圆桶式，钟纽为半圆形，大异于北方编钟的外形呈扁圆形，钟纽为直柄式。敲击时发出的五种音阶，准确而又亮丽。据说，这套完整的编钟在抗日战争时期，文庙管理者为防日侵略军掠去制造军火而将它埋藏于地下的。1982年，在文庙大成殿的月台前挖防空洞时发现并出土的，今成为上海文庙的镇庙之宝。
大成殿前月台(又称石露台)上，置有孔子立式佩剑青铜像，高1．80米，大理石基座正面镌刻有原全国人大常委会副主任周谷城教授的题词：“先哲，伟大的教育家孔子铜像”。月台东南部置有一口大成钟，钟高1．80米，直径1．10米，重达1．50吨。此钟工艺精湛，图案生动，钟纽为一对首尾相缠的蒲牢(相传龙生九子，蒲牢为九子名之一)，呈现高吼之状；钟肩铸有12条春秋龙纹围绕，下沿铸有4对相向的双龙戏珠；钟灵处镶嵌有上海市花白玉兰图案；钟腰上下两圈共铸有24辆顺向排列的孔子出游马车图；钟镇上直铸“大成钟”三个大字，其相向北面铸有铭文，两侧还铸有135名捐资铸钟者名单。撞击此钟时发出的声音洪亮、圆润、悠扬、祥和，声波可持续3分钟之久，为各地孔庙钟声之最。
东、西庑殿在大成殿前两侧，为大成殿的配殿，硬山式建筑比较低矮。昔为祭祀孔子三千弟子中七十二贤的地方，今在其壁间镶嵌有300副明、清文人自撰自书的楹联碑刻。其中有清康熙、雍正、乾隆皇帝的楹联，有民族英雄史可法、林则徐的手迹，也有八大山人、扬州八怪、江南才子的墨迹，具有很高的文物价值和艺术价值，被誉为“联语大观”。
明伦堂为上海文庙学宫线上的主要建筑之一。堂为古代宫室建筑之一，用于进行讲学、演讲的场所，是儒家思想文化的宣扬之地。堂名“明伦”，语出《孟子》：“学则三代共之，皆所以明人伦也。”人伦是指父子有亲，君臣有义，夫妇有制，长幼有序，朋友有信这五伦。明伦堂为古代饱学之士讲述“四书”(《大学》《中庸》《论语》《孟子》)、“五经”(《诗经》《书经》《礼经》《周易》《春秋》)。在明伦堂屋脊上置有“诗礼垂训”四个大篆书。其意出自《论语》中记载的一个故事：陈亢问于伯鱼曰：“子亦有异闻乎?”对曰：“未也。尝独立，鲤而过庭。曰：‘学诗乎’?对曰：‘未也’。‘不学诗无以言’。鲤退而学诗。他日，又独立，鲤趋而庭。曰：‘学礼乎?’对曰：‘未也’。‘不学礼，无以立’。鲤退而学礼，闻斯二者。”陈亢退而喜曰：“问一得三，闻诗，闻礼，又闻君子之远其子也。”
明伦堂曾作过小刀会起义军的总指挥部，又作过“国民救亡歌咏协会”成立大会会场。是具有革命纪念意义的地方。
尊经阁是一座二层楼的阁式建筑，宽敞、高爽。原是贮存六经、御制诸书及百家子史之地。这里曾是上海特别市最早的一家市立流通图书馆。今天，其底层为“奇石、赏石陈列室”。其上层为重要贵宾接待室，内悬一幅由著名人物画大家戴敦邦创作的《孔子问道》图，描写孔子向老子虚心求教的场面。孔子对老子十分尊敬，曰：“鸟，吾知其能飞；鱼，吾知其能游；……至于龙，吾不能知其乘风云而上天。吾今日见老子，其犹龙邪!”老子也一再告诫孔子说：“君子得其时则驾，不得其时则蓬累而行”，暗示孔子的政治主张在当时是难以行得通的。这便是此画的潜在含意。此阁之前有个宣廊，廊内置有“上海县籍进士名录碑”，上面刻有自元朝至清末荣登进士的279人姓名、考中日期和被任命官职。其中有元至正四年(1344)甲申科进士秦裕伯，官至福建省郎中，死后被明朝开国皇帝朱元璋敕封为上海县城隍老爷；另一是徐光启，官至礼部尚书兼东阁大学士、文渊阁大学士，他将西方利学技术引进中国，著有《农政全书》等科学著作。
魁星阁是上海文庙古建筑群中的建筑艺术珍品，共三层，高约20米，外观呈六角型，阁内六根金丝楠木柱，白底层直通阁顶却没有一根铁钉。从前登临此阁可以俯瞰老城厢全景。此阁始建于清雍正八年(1730)，原供奉奎星神。据古籍记载，奎星乃二十八宿之一。为西方白虎之首有星十六颗，“屈曲相钩，似文字之画”，故有奎主文章之说，后人遂将奎星演化为文官之首，说孔子乃是天上奎星，所以文庙中必建奎星阁：至于奎与魁通用，原出于顾炎武著的《日知录》：“神像不能象奎，而改奎为魁”。魁星神头部像鬼，一脚向后翘起，如魁字中的大弯勾；一手捧斗，如魁字中的斗字，一手拿一株如椽朱笔，意在用笔点中应试人的姓名。现阁内悬有两幅魁星图，供人瞻仰。
儒学署在风光秀美的天光云影池北侧，为一幢两层小楼。旧时，此署为掌管文庙祭祀和生员教育的场所，其官员称教谕。上海县学首任教谕为上海镇学创办人、教育家唐时措。今天，此署底楼为历代茶具陈列室，二楼为文庙会议室。署前右侧有听雨轩，三面，临池，边置吴王靠，中置石桌石凳，供人憩息，小巧玲珑，清幽雅致。轩名取自古诗句：“秋阴不散霜正晚，留得枯荷听雨声”。十分贴切。
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