三川殿本身為三開間,加上兩側的翼門(龍門、虎門)所組成,共有五開間,築在高70公分的臺基上,通常寺廟類之臺基較一般民宅者為大,內部鋪面以磨石子工法呈現,為戰後時所修建;另外還會在殿前外再添加一座方形臺基,稱為「露臺」或「月臺」,然在關渡宮則是五邊形平臺形式,是三川殿臺基的延伸,平臺上置放天公爐,供信眾參天之用。

  三川殿整片秀面以大面積石雕做為裝飾,石雕是以石材做為工藝創作的媒材,凡舉龍柱、石獅、門枕、石鼓等。關渡宮在石雕的運用上幾乎發揮地淋漓盡致,從每一壁堵的石刻作品均可以看到當時石匠用心的痕跡,一鑿一劃的刻印,將人物花鳥賦予生命力,硬質的石材,人物卻表現出柔軟的姿態,花草則綻放出撲鼻而出的香味,鳥獸更是彷彿就在面前呢喃歌唱。

  入殿前通常以龍進虎出方式穿梭,踏進三川殿後,右側靠近龍邊翼門,為金紙服務處,提供信眾添香燭錢帛,並以隨喜方式服務;而左側虎邊翼門則是服務臺,供信眾洽詢服務之用。因歷經大小不一的檢修,結構作法採用「擱壁式」。「擱壁式」是將橫梁擱在山牆上的一種作法,屬於木土磚混合構造,然而在山牆處做有「堆花」,又稱「堆灰」或一般統稱的「泥塑」,是以灰泥為主要材料,此類表現作品多出現在龍虎邊對看堵、水車堵、屋脊等。然而在關渡宮泥塑表現不多,僅出現部分壁體上,而材料則以水泥代替,作工的精緻度卻還保有傳統的手路,甚為可貴。三川殿中門上方做螺旋形捲向頂心明鏡藻井,而龍虎門則做有有扁長形之八角形藻井,亦是民間俗稱的「蜘蛛結網」,作法是以相同大小斗拱搭疊出精巧華麗的結網。

  由廟埕外踏上三川殿,其立面有三開門,分別有中門、左龍門以及右虎門,為一長形空間。三川殿坐西向東,以「凹壽」形式呈現,「凹壽」為入口處內縮成ㄇ字形,簷下便有步口廊,壽梁則無被屋頂及牆身包覆,而是外顯出來。然而三川殿龍虎門開口,有各自獨立之出入口通往正殿,即龍門正對觀音佛祖殿,虎門是文昌帝君殿,入口處同樣地採「凹壽」處理。