今天神農宮的建築為兩進五開間的格局，三川殿2側的左右廂房上方並設立有鐘樓與鼓樓。而神農宮正殿具有2層，宮廟主祀的神農大帝供奉於正殿2樓中央，1樓中央奉祀的則是福德正神。而神農宮正面除了三川殿的3道門以外，左右廂房前也各開1門，因神農大帝屬於帝后級的神明，廟宇正面可以開5道門以上，以展現神祇的尊貴地位。在古代中國帝制時代，朝廷規範寺廟的建築形制必須與所奉祀神祇的位階相符，士林神農宮本來名為「芝蘭廟」，是奉祀土地公福德正神的廟宇。但士林居民在乾隆年間為福德正神重修寺廟時，在屋頂採用了帝王等級的神祇才能使用的燕尾樣式，一方面突顯了土地公在拓墾移民心中的重要地位，一方面卻使廟宇過於華麗而不符合規範。為了避免廟宇違規而遭受拆除的處罰，當地居民於是增加奉祀具有帝王位階的神農大帝作為主神，這樣的轉變也呈現出漢人寺廟、家禮教秩序與在地人群信仰的互相妥協與結合。士林神農宮歷經多次改建，但仍保有許多舊物，如三川殿前石雕龍柱以及廟中的石樑、石雕窗，清代乾隆年間之長生祿位與咸豐年間之香爐，以及清代刻製的神農大帝、福德正神像。而神農宮正殿左右兩側柱子嵌有日治時期的石柱，正殿也維持日治時期牆面設計，所採用的觀音山石具備時代特色，在當代已經不易重現。廟中並保存多座記載廟宇修繕始末與捐獻名單的石碑，以及人們用以燃燒字紙的敬字亭，見證了士林地區的發展過程與早年文風鼎盛之歷史。神農宮內供奉有多座神農大帝神像。神農大帝的塑像型態一般有兩種：一是裸身赤腳、僅在肩上與腰間圍上樹葉的原始人樣貌，同時手持金黃色稻穗，象徵農業的發明以及從原始到文明的轉變；另一種則是穿戴帝王衣飾冠帽的形象，象徵華夏文明與民族始祖的崇高地位。士林神農宮所奉祀的神農大帝是原始人的形象，並且有紅色與黑色兩種面容，赤面象徵神農氏發明農耕之後，因食用五穀而氣色紅潤的樣貌，黑面則是神農氏因誤食毒草而面色發黑，紀念神農氏為人們尋找草藥的犧牲。另一方面，士林神農宮內有許多以高溫彩釉燒製的交趾陶作品，製作者為洪坤福派之弟子陳專友(1911- )，是20世紀中期臺灣廟宇建築界裝飾技藝中的佼佼者「五虎將」之一。臺灣廟宇的交趾陶裝飾常以傳統戲劇之劇碼為主題，呈現在1塊牆面上的1個主題故事就稱作1堵「齣頭」。在神農宮三川殿內殿的橫樑上，就有6堵交趾陶齣頭，加上前殿牆上靠近屋簷處的「水車堵」以及位於兩側左右相對的牆面上的「對看堵」，總共有12堵交趾陶齣頭，而每堵內的交趾陶人物數皆在7座以上，人物總數可觀，人物之身體姿態細緻而有架勢，保存了豐富的傳統裝飾技藝作品。