建成后的曹魏洛阳北宫至少有三条南北轴线,建有太极、昭阳、建始、崇华(九龙)、嘉福、式乾,芙蓉、云气等殿。每一座殿实际都是以它为中心,前有殿门,周以廊庑,围成大小规模不同的宫院。各宫院按性质、等级和使用要求排列成数条轴线,用巷道分区,形成一个互相联系的整体。
北宫平面矩形、南面主要有二门,西为阊阖门,是全宫的正门,北对大朝会的正殿太极殿,形成全宫的南北主轴线。东为司马门。见于记载的,东面有东掖门、云龙门,西面有神虎门,北面有承明门,宫城各门上都建有高大的城楼,门外有阙,只有司马门外,因在筑阙时崩塌,压死数百人,就不再筑阙,而在门外建门屏,即照壁之类。宫城除城楼外,还建有临商、陵云、宣曲、广望、阆风、万世、修龄、总章、听讼等九座观,都是下为高大的夯土台基,上建木构楼阁,九观都高约十六、七丈。总章观在南城墙,顶上有阁十三间,称仪凤楼,上立铜凤,自太极殿上有阁道三百二十八间,上行通到总章观上,是九观中最壮丽的一座。各观之间,在城墙顶上也建有阁道相通,各长数十百间不等。整个宫城上城楼、观和阁道连续不断,颇为壮观。在城上建这样高楼观和阁道实际是美化了的防御设施,和三国时的争战形势有关。它在北宫东、南、西三面大建城楼及观,又在宫北与洛阳北城间建苑囿华林园,在洛阳城西北角建金墉城,使三面宫墙与北面城墙连为一体,形成宫城的完整防御工事。
曹洛阳北宫在门内的主轴线上主要建了分别以太极殿和式乾殿为中心的前后两组宫院。太极殿四周由门和廊庑围绕成巨大的宫院,南向正门称端门,门内殿庭中建太极殿。太极殿建在高大的二层高台上,下层台称陛,上层称阶。有马道通上殿陛。殿身而阔十二间,正面设左右两个升殿的踏步,即古代阼阶、宾阶之制。殿东西侧设有侧阶。殿内设有金铜柱四根,是魏宫最巨大豪华的殿宇。太极殿的东西侧与它并列建有东堂和西堂。太极殿是魏帝举行大朝会等重要礼仪活动的主殿,平日极少使用。东堂是皇帝日常听政、召见方镇大臣、与臣下宴会、讲学之所。西堂是皇帝日常起居之所。自曹魏设东西堂以后,迄于南北朝末年的北齐南城宫殿,太极殿与东西堂并列成为皇宫主殿的通式。
太极殿和东堂、西堂之间都有墙,墙上各辟一门,即东西阎门,间门之南为朝区,进入阎门后即为寝区。寝区的前部,在太极殿后中轴线上前后相里,为皇帝正殿式乾殿和皇后正殿昭阳殿,它们都是巨大的宫院,四周廊庑环绕,南面有殿门。殿门和阎门之间应有东西向横街,把朝区太极殿和寝区分开。式乾、昭阳二组都是三殿并列,昭阳殿的东面有含章殿,西面有徽音殿,东西并列,如太极殿和东西堂之制。昭阳殿前殿庭中放有魏明帝时新铸的高达三四丈的铜龙、铜凤。昭阳殿后在轴线上可能还有较小的宅院。在昭阳殿东西侧和中轴线北端建有若干大小相等排列整齐的较小院落,称为坊,居住后宫的妃嫔、才人等。殿和坊之间有巷道隔开。
在阊阖门、太极殿、昭阳殿这条主轴线之西,还有若十宫殿,形成北宫西部另一条轴线,这就是魏文帝和明帝初期使用的建始殿、崇华殿等。建始殿在最南方,是初期的魏宫正殿,举行大朝会的处所,建始殿之北是崇华殿,后改名为九龙殿,(魏)王肃谏魏明帝修宫殿疏中说“九龙可以安圣体,其内可以序六宫”,可知崇华殿是魏帝起居的殿宇,寝宫在崇华殿之北。《三国志》载魏文帝、明帝都死于嘉福殿,殡于崇华殿,可知魏帝的寢殿是嘉福殿,在嘉福之后可能还有一两重宫院,在崇华、嘉福等殿的最北端和东西两侧,也有若干规格划一、葬列整齐的小院落称为坊,供妃傧等人居住。
这些建都初期建造的殿宁,在魏明帝大建北宫时曾加以改造;崇华殿曾两次被火焚烧,第二次重建时改名为九龙殿。又引穀水自宫城两人宫,流经九龙殿前,在殿前建了雕栏围护的水池,渠水先流人石雕的蟾蜍口中,转为暗渠,再由石雕的龙口吐出,注人池中,是宫中瞽名的华侈之景。