始建于宋大中祥符二年 (公元1009年)。面阔五楹，重檐八角，雕梁画栋，气度不凡。

大殿顶覆三百六十垅铜瓦，以象周天之数，除盖瓦之外，鸱吻、檐铃，均为铜铸，檐下有乾隆御赐匾额“赞化东皇”。大殿5间，面阔24.7米，进深15.1米，通高13.7米，四柱七架梁，重梁起架，十一檩前后廊式，九脊歇山顶，四角施角柱。正间宽5米，次间宽4.4米，稍间宽3.45米，檐下施斗拱柱头科单杪双下昂六踩，斗拱上承托桃尖梁头，平身科各间数量不同，正间6柁，次间5柁，稍间4柁，均单杪双下昂五踩。斗拱上承托蚂蚱头，角科单翘重昂七踩，转角斗拱上承托宝瓶，檐下及后檐下亦施斗拱，形式与前面相同。屋面的筒瓦、大脊螭吻、垂脊、垂兽等构件皆铜铸。大脊上饰双凤缠枝花纹，戗脊有6个兽和1个仙人，檐上瓦钉处饰立体走龙，均为铜铸。歇山与山墙的交角处饰人物图案，每面9个。

殿内槽柱上施四柁隔架斗拱。柱上施井字形天花板，正间内斗拱相围呈八角形藻井，中间高浮雕盘龙戏珠。正间和西次间均设石雕仰覆莲纹须弥座神台：正间神台装木构雕花神龛，正中供奉“泰山圣母碧霞元君”，东为“眼光娘娘”，西为“送子娘娘”，均为明代万历年间所铸鎏金铜像，慈容端庄，神态祥和。大殿内有雍正御题“福绥海宇”匾，与殿外乾隆御笔“赞化东皇”相衬。

碧霞元君护国庇民，灵应九州，古时从皇家到普通百姓都十分信奉。因此，每逢元君圣诞，或逢朝廷大典之时，碧霞祠大殿就成为皇家专用的祭祀元君的场所，朝廷必遣廷臣来进香，甚至御驾亲临。