三圣大殿是1970年代末建造，1980年落成启用，是一栋仿古建筑。三圣大殿的外观参照古代的「大式建筑」，当中的结构及装饰都富有深意，并符合中国传统建筑的特色。
大式建筑
本馆大殿尊奉了两位「帝王」，太上道祖在唐代被追尊为「太上玄元皇帝」，而纯阳吕祖亦在元代被封为「纯阳演正警化孚佑帝君」，因此在建筑上参照古代「大式建筑」。屋顶采用重檐歇山顶，两层屋面及出檐（即房顶伸出墙壁的部分）铺古代皇帝才可以使用的黄色琉璃瓦，并加入皇帝专用的龙形装饰。
龙形装饰
在大殿的四处都可以见到飞龙的雕塑及图纹，而当中最明显的就是屋顶正脊上「二龙戏珠」的陶塑。双龙及宝珠底下都加上了祥云装饰，而宝珠有火焰之纹环绕，寓意龙舞旭日，照遍大地。大殿的额枋亦以大量「二龙戏珠」作装饰，而由梯阶至殿宇四周以花岗岩所制的石栏杆，均立有一个个圆柱形的飞龙祥云石饰。
兽形装饰
屋顶上的正脊两侧、戗脊（屋顶两个斜屋面交接处形成的外角）及出檐端都各有不同的脊兽造形，形相各具特色。正脊两端的脊兽名为吻器，又名蚩吻，一般被认为是龙的儿子，其外形是以口吞咬着正脊。垂脊（正脊两端至屋檐四角的屋脊）末端有一头狮相垂兽，此垂兽在建筑上可起防止垂脊瓦片滑下及固定屋脊之用。戗脊前端共有六个琉璃构件，最前为跨鳯仙人，之后的顺序是龙、凤、狮子、天马、押鱼。戗脊再往后上一级的是鳌鱼戗兽，是中国传统常见的兽形装饰构件。古代的建筑多以木为主料，十分忌惮火灾。而鳌鱼被视为水兽，故设于屋脊横梁上可作镇宅防火的象征。大殿屋檐的下端也有一只凸出的兽首，名为套兽，套在角梁榫上，防止梁头被雨水侵蚀。
从跨凤仙人往后计起，不计算再上一级的鳌鱼戗兽，多以三、五、七、九、十等数排列。戗脊上的脊兽数目愈多，代表建筑物等级愈高。在古代中国，只有北京故宫太和殿有最高等级十只脊兽，依序为龙、凤、狮子、天马、海马、狻猊、押鱼、獬豸、斗牛、行什。它们除了用以显示等级之外，也可以为建筑物增添活泼灵动的气息。