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    大成殿是文庙的主体建筑。大成殿在唐代被称作文宣王殿，宋朝徽宗尊崇孔子“集古圣先贤之大成”，赐名大成殿，是祭孔的正殿。大成殿面阔五间，通面阔20米，进深三间，通深12.4米，通高12.2米，内有明柱8根。歇山黄色琉璃瓦顶，四角单飞檐，斗拱为三下昂六铺座。建筑规模宏大，气势威严，是肥城境内规格最高的建筑，观者无不肃然起敬。后墙外壁中间嵌有明嘉靖庚戌科进士、都察院右副都御史李邦珍书写的“魁”字，3米见方，楷书体浅阴刻。据史料记载，从明洪武四年至清光绪八年的五百多年间，曾对文庙进行过十三次重修。

    据嘉庆二十年《肥城县志》记载，原大成殿内正中供奉至圣先师孔子，两侧是四配，即复圣颜子、宗圣曾子、述圣子思、亚圣孟子，还有十二哲先贤，皆有塑像。东西两庑各供奉38先贤和23先儒。明嘉靖九年，皇帝下诏撤掉塑像，换为木神主。

    文庙的“棂星门”，因为传说孔子是天上下凡的星宿，到人间施行教化的，所以文庙的第一道门以棂星命名，意为尊孔如同尊天的意思。“泮池”是架石桥的水池子。来源于《周礼》的“辟雍”，原意是四面环水的大学堂。人们踏上泮池叫“入泮”，就好像进入了最高学府。

    1995年，由于老城地下挖煤，地面塌陷，文庙大成殿被保护性拆除，原建筑部分构件和石刻运到博物馆保护起来。后壁“魁”字已移至新城玉都观院内。