二十三年（1487），复建大成殿，扩建两庑，重建戟门、棂星门、馔堂、明伦堂、庖厨、库房、师生廨舍，在明伦堂后新建环碧亭、崇制阁，其东为射圃。正德七年（1512），济南知府章寓之增建讲堂。
　　
　　明嘉靖五年（1526），嘉靖皇帝撰写了一篇《敬一箴》，要求天下恪守孔子的圣人之道。各地学宫纷纷将这篇箴言刻成石碑，建亭供奉，所建之亭遂称为“敬一亭”，成为明代文庙的标志性建筑。济南府学的敬一亭建于嘉靖十年（1531），亭中置有御制《敬一亭箴》并御注的石碑，以及范浚《心箴》、程颐《四箴》的石刻。
　　
　　万历二十八年（1600），济南知府沈蒸引芙蓉泉水入泮池，名其水道曰梯云溪。又在棂星门外，建“中规”“中矩”亭。天启七年（1627），济南知府樊时英，引珍珠泉之水入府学东南，为一池塘，蓄以锦鲤，种以桃柳。又在池畔建造了一座凉亭，名为“飞跃亭”。引水西入泮池，由西庑后绕尊经阁而东，称之为“玉带河”。
　　
　　崇祯七年（1634），文庙大殿塌陷，济南知府顾燕诒重修；十一年（1638），知府苟好善又对大成殿及明伦堂加以修缮。刚刚完工，恰逢戊寅之变，庙学内的建筑多有毁坏。到明朝末年，府学建筑布局已臻于完善，整个建筑群布局严整，规模宏大。随着历朝的扩建，济南府学外扩时先后建有两座泮池，全国罕见。
　　
　　清顺治十二年（1655），山东巡抚夏玉在梯云溪上架起了一座桥，名为“青云桥”，桥前建坊，题额为“腾蛟起凤”。今天济南城内的起凤桥、腾蛟泉的命名，均与此有关。至民国时期，府学文庙不同规模的增建、重修达三十余次。文庙大成殿的最后一次维修是在1926年，此后府学文庙逐渐败落。至21世纪初，除大成殿、影壁、前门、泮池、更衣所等少数外，其余建筑皆已消失。今府学文庙中的大部分建筑，是2005年之后复建的。
　　
　　济南府学文庙的大殿为大成殿，面阔九间，进深四间，东西阔34.5米，南北深13.9米，通高13.86米，面积约480平方米，是全省最大的单檐庑殿顶建筑。