Năm 1808, Gia Long cùng triều đình quyết định chọn một ngọn đồi thấp phía trên chùa Thiên Mụ, sát tả ngạn sông Hương, tức vị trí hiện tại để xây Văn Miếu mới uy nghi, đồ sộ. Bấy giờ trường Quốc Tử Giám cũng được lập ra ở đây và hoạt động mãi cho đến năm 1908 mới dời về thành nội. Công việc xây dựng Văn Miếu khởi công từ ngày 17/4/1808 đến ngày 12/9/1808 thì hoàn thành.

Các công trình kiến trúc chính đều xây trên mặt bằng ngọn đồi cao gần 3m so với nền đất xung quanh. Trước mặt là dòng sông Hương, phía sau là làng mạc, núi đồi lan ra từ rặng Trường Sơn bọc lấy đằng sau Văn Miếu. Các công trình của Văn Miếu Huế được xây dựng trong mặt bằng hình vuông mỗi cạnh chừng 160m. Xung quanh có xây la thành bao bọc. Tất cả chừng 50 công trình kiến trúc lớn nhỏ, trong đó có 32 tấm bia tiến sĩ và 4 tấm bia khác. Văn Miếu (điện thờ chính đức Khổng Tử và Tứ Phối, thập nhị triết), hai nhà Ðông Vu và Tây Vu (thờ thất thập nhị Hiền và các tiên nho), Thần trù (nhà bếp), Thần khố (nhà kho), nhà Tổ công, Ðại thành môn, Văn Miếu môn... Các toà nhà đều được xây dựng bằng gỗ lim và các vật liệu đắt giá khác. Bố cục kiến trúc, trang hoàng và trang trí nội ngoại thất đều mang tính đăng đối uy nghi, văn vẻ.