今天神农宫的建筑为两进五开间的格局，三川殿2侧的左右厢房上方并设立有钟楼与鼓楼。而神农宫正殿具有2层，宫庙主祀的神农大帝供奉於正殿2楼中央，1楼中央奉祀的则是福德正神。而神农宫正面除了三川殿的3道门以外，左右厢房前也各开1门，因神农大帝属於帝后级的神明，庙宇正面可以开5道门以上，以展现神只的尊贵地位。在古代中国帝制时代，朝廷规范寺庙的建筑形制必须与所奉祀神只的位阶相符，士林神农宫本来名为「芝兰庙」，是奉祀土地公福德正神的庙宇。但士林居民在乾隆年间为福德正神重修寺庙时，在屋顶采用了帝王等级的神只才能使用的燕尾样式，一方面突显了土地公在拓垦移民心中的重要地位，一方面却使庙宇过於华丽而不符合规范。为了避免庙宇违规而遭受拆除的处罚，当地居民於是增加奉祀具有帝王位阶的神农大帝作为主神，这样的转变也呈现出汉人寺庙、家礼教秩序与在地人群信仰的互相妥协与结合。士林神农宫历经多次改建，但仍保有许多旧物，如三川殿前石雕龙柱以及庙中的石梁、石雕窗，清代乾隆年间之长生禄位与咸丰年间之香炉，以及清代刻制的神农大帝、福德正神像。而神农宫正殿左右两侧柱子嵌有日治时期的石柱，正殿也维持日治时期墙面设计，所采用的观音山石具备时代特色，在当代已经不易重现。庙中并保存多座记载庙宇修缮始末与捐献名单的石碑，以及人们用以燃烧字纸的敬字亭，见证了士林地区的发展过程与早年文风鼎盛之历史。神农宫内供奉有多座神农大帝神像。神农大帝的塑像型态一般有两种：一是裸身赤脚、仅在肩上与腰间围上树叶的原始人样貌，同时手持金黄色稻穗，象徵农业的发明以及从原始到文明的转变；另一种则是穿戴帝王衣饰冠帽的形象，象徵华夏文明与民族始祖的崇高地位。士林神农宫所奉祀的神农大帝是原始人的形象，并且有红色与黑色两种面容，赤面象徵神农氏发明农耕之後，因食用五谷而气色红润的样貌，黑面则是神农氏因误食毒草而面色发黑，纪念神农氏为人们寻找草药的牺牲。另一方面，士林神农宫内有许多以高温彩釉烧制的交趾陶作品，制作者为洪坤福派之弟子陈专友(1911- )，是20世纪中期台湾庙宇建筑界装饰技艺中的佼佼者「五虎将」之一。台湾庙宇的交趾陶装饰常以传统戏剧之剧码为主题，呈现在1块墙面上的1个主题故事就称作1堵「出头」。在神农宫三川殿内殿的横梁上，就有6堵交趾陶出头，加上前殿墙上靠近屋檐处的「水车堵」以及位於两侧左右相对的墙面上的「对看堵」，总共有12堵交趾陶出头，而每堵内的交趾陶人物数皆在7座以上，人物总数可观，人物之身体姿态细致而有架势，保存了丰富的传统装饰技艺作品。