轩辕殿位于祭祀广场北端，在总高6米的三层石台上，巍巍矗立着轩辕殿。功能性设施都建在隐蔽处，环境得以净化。殿区内不设其他楼阁廊榭，凭借山川地貌与植被构成的大环境，体现出“大象无形”的境界。大殿檐下正中悬挂着知名书法家黄苗子先生书写的隶体“轩辕殿”匾额。轩辕殿建筑面积1700平方米，由36根高3.8米的圆形石柱围合成40米X40米的长方形空间，柱间无墙，上履巨型覆斗屋顶，体现了“黄帝明堂”风貌，是庙区具特色的标志性建筑，沉长的屋檐、硕大的斗拱、简洁而古朴的屋脊，使整座建筑显得宏伟而庄严，具有古汉风格。屋顶中央有直径14米的圆形天光。蓝天、白云、阳光直接映入殿内，整个空间显得恢宏神圣而通透明朗。殿内地面采用青、红、白、黑、黄五色花岗石铺砌，隐喻传统约“五色土”，以象征黄帝恩泽祖国大地。整个轩辕殿设计取“天圆地方”之意，承天接地，沐阳光雨露，象征着中华远祖质朴的宇宙理念。黄帝石刻像伫立在殿内上方。