本殿规模庞大，长度约14.6米，宽度约17.7米，殿高（从地板下端至正脊上端）约12米，建筑面积约255平方米，其规模仅次于京都的八坂神社，面积是出云大社的两倍之多。

神殿为单檐歇山顶式建筑，面北而立，坐落于涂以白漆喰_①的龟腹（台石）_②上，殿内外共有68根罗汉柏木立柱支撑，每根立柱直径约48厘米，高约6米。入母屋（歇山顶）的两个千鸟破风_③并肩而立，中间以同样高度的屋脊相连，屋面全部以扁柏树皮铺就，这种极为独特的构造将歇山顶和千鸟破风结合成一个大屋顶。从上空俯瞰，屋脊就像汉字的“工”字。建筑学上将这种样式称为“比翼入母屋造”，因为仅见于吉备津神社，所以又被称作“吉备津造”。

僧人重源为了重建奈良东大寺，曾经从中国引进了名为“大佛样”的建筑样式。通过利用“大佛样”的“插肘木”（插栱）构件，吉备津神社本殿异常深远的出檐以及回廊无需支柱支撑，与整座建筑浑然一体，实现了建筑与结构的协调之美。

本殿・拜殿曾两次毁于火灾，现在的本殿・拜殿是在距今600年前的室町时代（即足利义满将军所处的时代），花费了25年的时间，于应永32年（1425年）被重新修复。自此之后，本殿不曾进行过拆解修缮，其宏伟壮观的建筑完好保存至今。

本殿内部分为外阵、朱之壇、中阵、内阵、内内阵，由外向内不仅地板和天花逐渐变高，天花的样式也各有不同。外阵与中阵的大部分顶棚都没有天花板装饰，能够直接看到原材料的框架，中阵前面的一间_④与朱之壇的天花是由四方形格子组成的“格缘天井”，内内阵的顶棚状似小舟的底部，称为“舟底天井”。此外，本殿内部以朱砂、丹漆和胡粉涂制，色彩鲜艳，由此也可以看出其建筑式样受到了佛教建筑的影响。虽然本殿外部现在是原色木料，但根据推测最初应涂有丹漆。