纪念堂的主体建筑分前、后厅，两厅之间有三门相通，前厅正中有三扇大门，厅左右两翼对称，设有《中国民主革命的伟大先驱孙中山》、《孙中山亲属与后裔》展览。后厅为大会堂，有楼座，可容纳1000余人；会堂正面为主席台，台的中央有“中华民国”国徽和中山先生画像，主席台上方塑有古铜色中山像及书写有孙中山的遗嘱，两侧为孙中山“革命尚未成功，同志仍须努力”的训示；前厅左右室是孙中山的生平展览，还介绍了孙中山3次莅临梧州的事迹；前厅楼上为塔式圆顶结构，后厅左边墙上有“李宗仁出师北伐略碑”，右边寺有“李守仁虞战孙传芳于龙潭史略碑”。后厅除地座外，尚有楼座，顶部为歇山式建筑，用天青色琉璃瓦覆盖。