據《歧山縣志》載，諸葛亮廟始建于元初，明、清兩朝屢有增修。現存建筑多為清代所建，有廟門、配房、兩廂、獻殿、鐘樓、鼓樓、正殿、左右朵殿各一間。門廳內東西兩側分別站立蜀國大將魏延和馬岱。獻殿大門上方有一橫扁，書有“五丈秋風”，殿內有諸葛亮出師表石刻展，還有明朝開國皇帝朱元璋對諸葛亮一生評述石刻。獻店和正殿之間有八卦亭，展示諸葛亮研究八卦，并按八卦布兵擺陣。

正殿上方書有“英明千古”，殿內塑有諸葛亮座像，慈眉善目，文靜安詳，座像前站立蜀國四員大將，東側為關興和王平，西側為張苞和廖化。正殿西南側有諸葛亮衣冠冢。在正殿的南側建有隕星亭，亭中立一塊隕石，是在五丈原附近發現的。傳說諸葛亮去世前，在五丈原南側有隕石墜下，這大概也寓意“將星隕落”吧。

主院后墻上建有將軍廊，塑有蜀國晚期的將軍像。主院內有三絕：一是獻殿前有一棵百年國槐，形似“義”字；二是獻殿上方的檁條是一根通長五丈的原木；三是正殿前有兩根立柱上的木紋非常特別，東側的形似鳳凰，西側的形似長龍。

東院是為諸葛亮結發夫人黃月英所立月英殿，塑有月英坐像，像前有諸葛亮和月英的兩個兒子站立像，另有八卦陣和書法展室。西院是一個展室和工作人員的住所，展室展有諸葛亮生平。