主殿三清殿系南宋淳熙六年（1179年）重建，殿坐北朝南，重檐歇山顶，面阔九间45米，进深六间25米，建筑面积1100平方米。屋嵴中间砌有铁铸的“平升三戟”，两端有一对砖刻大龙头，屋顶覆黑色筒瓦。三清殿内的西墙上，有一块老子画像石碑，是由吴道子作画、颜真卿手书、唐玄宗李隆基御赞的宋代复刻名画。1999年玄妙观维修过程中在三清殿前中轴线上发现一座古井，井中出土近30件文物，此古井系五代遗物。三清殿的石围栏，俗称“钉钉石栏杆”是五代遗物，其上保留不少精美的石刻图案。