又称正殿、大殿。在中院后部正中，是伏羲庙建筑群的主体建筑。明成化十九年(：1483年)创建的太吴宫是其前身，但原宫址未必是今殿址。嘉靖二年(1523年)扩建，时榜书“先天”。嘉靖十年、清顺治十年(1653年)、乾隆四年(1739年)、嘉庆十年至十二年(1805-1807年)间、光绪十一年至十三年(1885?1887年)间屡经重修，始成今制。面阔7间计26．4米，进深5间计14．05米。殿宇雄踞宽阔的露台之上，庄严宏伟，重檐歇山大顶衬以龙吻脊、雕花天宫宝刹，显得高贵典雅，气度非凡，虽屡经重修，依旧呈明代风貌。上檐殿身七架，下檐周匝回廊，间架结构自然，比例尺度合理。正面明间、次间、尽间隔扇门窗雕以盘龙、团凤、仙鹤、糜鹿等吉祥物图案，饰以牡丹、艾叶、松枝等植物，华丽精美。因阅历久远，色彩斑驳，时显沧桑气息。殿内伏羲圣像高3米有余，手托八卦，目光如炬，正襟危坐神龛之中，灵气逼人。像右原有龙马雕像、左置河图洛书石盘，民国30年(1941年)被十三临时-生产合作社拆除，现已依原样恢复。殿顶棚以井口天花和藻井(在正中)相伴装饰，井口天花镶嵌伏羲六十四卦卦象图①，而藻井施绘河图和伏羲先天八卦图，将装饰和伏羲氏的业绩紧密结合，别具特色。明月之夜，置身中院，月光从古柏枝桠缝中筛落下来，银辉泻地，而先天殿檐牙上的老铁钟迎风摇曳，叮当声轻盈入耳，犹如超人化境。

朝房：中院、第三院都有，分列先天殿前东西两侧和太极殿前东西两侧，相向对称分布。明嘉靖二年(1523年)创建，时有房20间。清顺治十年(1653年)重修，乾隆四年(1739年)修葺6间，新建14间。嘉庆十年至十二年间(1805－1807年)重修10间，光绪十一年至十三年(1885－1887年)间改建为16间，即中院先天殿前东西各5间，第三院太极殿前东西各3间，现存太极殿东侧3间。房为悬山顶，土木结构。1989年12月，在先天殿露台前东西两侧重建朝房各5间，出廊式顶砖木结构。朝房是仿宫殿式建筑设置的，按古代惯例，文武官员上朝前先在朝房做准备活动，或面浴或整衣冠，而后静待金銮殿的上朝钟鼓声。文官居西朝房，武官居东朝房。

钟楼：分列先天殿露台东西。宫观寺院的常设建筑，所谓暮鼓晨钟。清嘉庆十年至十二年(1805?1807年)间创建，均呈六角攒尖顶，小巧玲珑。原来都是封闭式的，只留一面为门，现柱间的雕花窗棂已全部拆去，与亭无二致。钟楼在民国29年(1940年)第十三临时-进驻伏羲庙后，因失火被焚毁，清代的大铁钟下落不明。现存的钟亭是1988年天水市博物馆复原重建的。民间祭祀伏羲的组织“上元会”补铸铁钟一口，悬置其中。鼓楼依旧，而鼓早已不知去向。依据采访所知，原来鼓楼的鼓很大很响，民国33年(1944年)中国戏剧学社戴涯话剧团来天水演出话剧《雷雨》，还曾借用这面鼓伴奏雷声。