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。
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。