정전(正殿)은 왕과 왕비가 세상을 떠난 후 궁궐에서 삼년상(27개월)을 치른 다음에 그 신주를 옮겨와 모시는 건물로 종묘에서 가장 중심이 된다. 정전은 ‘세실’과 ‘조천’의 예에 따라 ‘세실’로 지정된 왕과 왕비, 황제와 황후의 신주를 모셨다. 정전 마당으로 들어가는 문은 세 곳에 있다. 남문은 신문(神門)으로, 혼백(魂魄)이 드나드는 문이다. 동문으로는 제례 때 왕과 제관들이 출입하고 서문으로는 악공과 춤을 추는 일무원 등이 출입한다. 건물 앞에 있는 가로 109m, 세로 69m의 넓은 월대는 정전의 품위와 장중함을 잘 나타낸다. 월대 가운데에는 신문에서 신실로 통하는 긴 신로가 깔려있다. 정전은 1985년 국보로 지정되었다.
정전 신주 봉안도

| 신실 | 신주 | 신실 | 신주 |
|---|---|---|---|
| 1실 | 태조고황제 신의고황후 신덕고황후 | 11실 | 숙종대왕 인경왕후 인현왕후 인원왕후 |
| 2실 | 태종대왕 원경왕후 | 12실 | 영조대왕 정성왕후 정순왕후 |
| 3실 | 세종대왕 소헌왕후 | 13실 | 정조선황제 효의선황후 |
| 4실 | 세조대왕 정희왕후 | 14실 | 순조숙황제 순원숙황후 |
| 5실 | 성종대왕 공혜왕후 정현왕후 | 15실 | 문조익황제 신정익황후 |
| 6실 | 중종대왕 단경왕후 장경왕후 문정왕후 | 16실 | 헌종성황제 효현성황후 효정성황후 |
| 7실 | 선조대왕 의인왕후 인목왕후 | 17실 | 철종장황제 철인장황후 |
| 8실 | 인조대왕 인열왕후 장렬왕후 | 18실 | 고종태황제 명성태황후 |
| 9실 | 효종대왕 인선왕후 | 19실 | 순종효황제 순명효황후 순정효황후 |
| 10실 | 현종대왕 명성왕후 |