大殿位于整个遗址的中心处,底部设置大型夯土台基,高出地表6米。台基分两次筑成。早期筑成的台基周边开挖有宽1.3-1.7米的基槽,基槽内以石条砌护,平面呈“凸”字形。后期在“凸”字形两侧增筑,使台基两侧使西扩展。早、晚两期台基的夯筑方法一致,皆是以一层土、一层碎砖瓦的方式分层夯筑。这种作法与南京明故宫遗址内宫殿地基的夯筑方法完全相同。但是早期夹夯的材料为普通的青砖、青瓦;而后期用料为素烧的琉璃碎片。而且后期加筑的台基未开挖基槽。台基分两次建成的现象说明大殿在建造过程中曾经有过设计调整。
此次清理了大殿北半部分(大殿南半部因现代建筑叠压未能发掘)。大殿底部以素烧琉璃碎片垫基,并经夯打。基址四周开挖宽约1.2米的基槽。殿内目前共发现三排五行共15个柱坑,残存两种型号的石柱础,其中外柱柱础边长1.5、高0.75米;内柱柱础边长2、高1.75米。根据已发掘部分按对称原理测算,大殿面阔七间,进深五间,南北长53.03、东西深36.3米。而我国古代等级最高的建筑——北京故宫太和殿的尺寸为:长63.93米、深37.17米。两者比较可以看出,该殿仅比太和殿体量略小,充分体现了大报恩寺“准宫阙规制”的特点。