大成殿始建于宋绍兴十年（公元1140年），是揭阳学宫里历史最悠久，最核心的建筑。自古以来是百姓官员祭祀孔子的场所，清光绪年间改建，1987年至1991年期间进行修葺。
大成殿高15米，面阔五开间，平面接近正方形，正前设御道石，不设踩垛，以表对孔子的尊重。台基高1.4米，殿身以梁柱为骨架，整座共用花岗石柱36根，上部抬梁式，额枋上科斗拱井然有序，明间设四根木雕五爪盘龙，龙相对飞舞盘旋，神态威武，栩栩如生。
大成殿中间设孔子塑像，两侧列祀四配塑像和十二哲牌位。殿中按照清朝礼部颁布的有关祭孔的规制进行了全面布展，除了祭祀用的青铜祭器、乐器、祭品之外，殿中还有许多潮汕特有的金漆木雕工艺品，如金漆木龛、木雕盘龙等等。其中金漆木雕是作为揭阳市九大国家非物质文化遗产之一，享喻海内外，成为揭阳古建筑独一无二的建筑特色。
大成殿内悬挂有历代皇帝御书匾额，分别为康熙的“万世师表”，雍正的“生民未有”，乾隆的“与天地参”，嘉庆的“圣集大成”，道光的“圣协时中”，同治的“圣神天纵”，咸丰的“德齐帱载”和光绪的“斯文在兹”等。
明间柱上又有乾隆御书楹联: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。这些金字木匾，更增添了大成殿的肃穆气氛。
