轩辕庙人文初祖大殿是祭祀轩辕黄帝的正殿，也是整个庙院的主体建筑，座落在庙院最北边。它重建于明朝，后代屡有修缮之举。1959年曾做过一次较大规模的重修，近年来也部分整修过。人文初祖大殿占地282平方米，面阔七间，进深三间。大殿屋顶为歇山顶，雕透花脊，屋面由灰布板与筒瓦相扣覆盖，檐部施勾头滴水，前檐及其他三面均有斗拱。前檐当间建有六扇隔扇门，次间、稍间则各有四扇隔扇门。檐下的栏额、平板枋为和玺彩绘、斗拱彩绘，两侧与两侧背面、内梁等处的彩绘，均精致华丽，绚烂无比。
正殿门楣上悬挂有原-爱国将领程潜于1938年祭陵时所题“人文初祖”大匾，字体铁画银勾，刚中藏秀，时间为中华民国二十七年夏立。大殿正中木质壁龛内供放着一尊巨大的石刻轩辕黄帝浮雕像。这尊中华民族人文初祖的浮雕像，是以东汉武梁祠的画像石拓片为蓝本，经国家文物局批准，放大刻制而成。黄帝浮雕像为全身像。石料采用陕西富平墨玉，高3.6米，宽3.3米，重11吨，浮雕轩辕黄帝沉稳站立，步履向东又回首望西，抬臂扬手，冠带简朴，着装
无华。神龛四周的图案为：上朱雀、下玄武、左青龙、右白虎。神龛与轩辕黄帝浮雕像都是香港同胞湛兆霖、程万琦二先生于1987年清明节专程前来祭陵时，捐款8万人民币制作的。殿内两壁原有壁画，绘轩辕黄帝一生的功德，供奉黄帝坐像，两侧有风后、力牧等大臣侍立，文革后曾立黄帝牌位。现大殿神龛周围放置有花篮。神龛前供桌上有祭器、祭品等。殿外左右及背后有砖砌花墙。大殿前月台宽21.1米，进深10.84米，置有香炉、香案。月台前有台阶通道三处，中间台阶正中即“二龙戏珠”浮雕。正殿前柱子上，书有一幅楹联：“祖功泽百世，宗德润千秋”。