伏羲去世后，人们将他埋葬于淮阳。后来，人们为了纪念伏羲，在淮阳给他修建了一座陵墓，称为太昊陵，并将他列为三皇之一。在我国历史上有明确记载的，祭祀太昊陵的时代可以追溯的春秋时期。
唐太宗李世民于公元630年颁诏保护太昊陵，实行“禁民刍牧”。公元954年禁民樵采耕犁。宋太祖赵匡胤于公元960年置守陵户，诏示三年一祭，牲用太牢，造祭器。公元966年诏立陵庙，置守陵户五，春秋祀以太牢，御书祝版。公元971年又增守陵户二，以朱襄、昊英配祀。
此后，陵庙祭祀日见崇隆并有御祭。到了元代，祀事不修，庙貌渐毁，至元末陵庙建筑已荡然无存。
到了明代，朱元璋访求帝王陵寝，太昊陵首列第一。公元1448年，知州张志道奏立寝殿、廊庑、戟门、厨库、宰牲等房。公元1462年，对太昊陵复加修葺，立后殿、钟鼓楼、斋宿房，又作三清观。公元1470年增高钟鼓楼、彩绘殿宇。公元1745年清政府又将太昊陵大为修葺。至此，内外城垣，规模宏大，殿宇巍峨，金碧辉煌，渐成格局。
太昊陵庙以伏羲先天八卦数理兴建，是我国帝王陵庙中大规模宫殿式古建筑群的特例，分外城、内城、紫禁城三道皇城，有三殿、两楼、两廊、两坊、一台、一坛、一亭、一祠、一堂、一园、七观、十六门。
主体包括中轴线上的一系列建筑，即午朝门、道仪门、先天门、太极门、统天殿、显仁殿、太始门、八卦坛、太昊伏羲陵墓、蓍草园等。
太昊陵南临碧波荡漾的万亩龙湖。沿湖滨北行70米，是一道宽约25米的蔡河，即太昊陵的南部边界。鸟瞰全景，首先映入眼帘的是横跨蔡河的11米宽的石桥，名曰“渡善桥”，俗称“面桥”，意思是朝祖进香的善男信女和游客，来到这里已和“人祖爷”见面了。应万心归善。桥全长25米，属敞肩式青石桥，桥头四石狮护卫。
过桥30米，便是太昊陵的第一道大门午朝门。此门建于明代。通高10.35米，单檐歇山顶，面阔三间，红门金钉，中门为9排9路，两侧均为7排9路，属帝王规制。前有台，台前有三连体五级垂带式踏跺，两侧有硬山式“八”字墙，门上方悬有“太昊陵”、“午朝门”、“开天立极”匾额。它的东西两侧相距24米左右，有馒头式卷棚顶东天门和西天门。
过了午朝门，是中轴线上主甬道青石铺墁，两旁古柏参天，庄严肃穆。距离午朝门约30米，有一条小河，叫玉带河，河上有三座敞肩式石拱桥。分别与午朝门、东天门、西天门对应。玉带河穿过东西两侧陵墙，通往蔡河，在陵墙外侧河岸，各有一口井，名叫“玉带扣”。
过玉带桥前行不远，是穿堂式的“道仪门”，旧称通德门，人们称之为“三门”，通高8米，与午朝门相距126米，单檐硬山式，面阔三间，内有券门三，是太昊陵的第二道大门。
穿过道仪门约106米，迎面是一座高台建筑，上悬一石匾，名为“先天门”，通高11.35米，是清代建筑，与道仪门一样，都是为歌颂伏羲功德而命名。台上建有飞翠高阁三间，灰筒瓦覆顶，周匝回廊，台正中有一砖砌拱门。此门原无登临阶梯，在两旁建了旋梯，游人可凭阁远眺。
过先天门为太极门广场。广场南北长73米，东西宽66米。中间有玉带路横贯东西，东通内城的“三才门”和外城的“东华门”，西通内城的“五行门”和外城的“西华门”。广场北面与先天门相对为“太极门”，又称太极坊或戟门。它是太昊陵东西南北的中心，与“两仪门”、“四象门”、“三才门”、“五行门”等都是以伏羲先天八卦之数理而定名的。
太极门在古建筑中属三间三楼柱不出头式木牌楼，通高7.6米，筑于高台之上，台高五级。东有角门名“仰观”，西有角门名“俯察”，以示太昊伏羲氏仰观于天，俯察于地，中观万物，创先天八卦，肇始华夏文明。
过太极门为太昊陵的中心大院。大院东南角有钟楼，西南角有鼓楼。二楼通高11.2米，东西对峙，均面阔五间，进深三间，周匝回廊，重檐歇山式建筑，下部为直壁式台基，上部为灰色筒瓦覆盖，楼内有木梯可达上层。
钟楼上悬有明代铸造的巨钟一口，撞击之，其声悠扬。鼓楼内挂有大鼓一面，敲击之，其音悦耳。钟鼓二楼，层檐凌空，昭穆对峙。晨钟暮鼓，响彻陵区。
与太极门相对应，迎面为“统天殿”，俗称“大殿”，建于明代，通高15.7米，是陵庙内体量最大、等级最高的重点建筑，面阔五间，进深三间，龙凤大脊，屋面覆以黄色琉璃瓦，脊上装饰考究。中为三节彩釉吉星陶楼，楼下有一龛，龛内书有“太昊伏羲殿”五字，左右配以28宿以代表天上的二十八个星座，殿四周挑角有吻兽。
殿内有“丈八木龛”，雕工精细，造型庄重。龛内塑有伏羲像，头生双角，腰着虎皮，肩披树叶，手托八卦，赤脚袒腹。左右配享朱襄、昊英。朱襄为飞龙氏，造书契，昊英为潜龙氏，造甲历。
殿内墙壁上嵌有高1.2米、长36米的青石浮雕《伏羲圣迹图》，分别为履巨人迹、伏羲出世、都于宛丘、结网罟、养牺牲、兴庖厨、定姓氏、制嫁娶、画八卦、刻书契、作甲历、兴礼乐、造干戈、诸夷归服、以龙纪官、崩葬于陈等伏羲生前事迹。
环统天殿、钟鼓二楼，为东西廊房，共42间，呈曲尺状，前有回廊、棂子门窗、花砖大脊、吻兽装饰、彩绘檐椽、红柱绿窗。东廊房北段有通外城的“两仪门”，西廊房北段有通外城的“四象门”，两门东西相对。
过了统天殿后门，便是等级仅次于统天殿的“显仁殿”，俗称“二殿”。该殿通高16.4米，面阔七间，进深五间，重檐歇山式，灰筒瓦顶，高台走廊，周围廊柱环立，结构朴实、端庄、严谨。
与显仁殿相距不远的是太始门，又称“寝殿”，为重檐歇山式高台建筑，通高16.66米，面阔三间，进深三间，周匝回廊，灰筒瓦覆顶。该殿下为古城门式券门，券门上方嵌有阴刻楷书“太始门”三字，右悬“继天立极”，左悬“赞神明”铁匾。上筑寝殿，两厢有台阶、角门，可以绕殿循游，因此又称“转厢楼”。整座建筑始建于明代，分三次垒砌而成。
楼内立有御碑一通，故又称“御碑亭”。它是太昊陵古碑中年款最早的碑刻。碑文开头有“洪武四年”字样，故有传说太昊陵格局是明朝洪武四年，即1371年仿照南京皇宫建造的。
民间传说，在元朝末年，朱元璋领兵起义初期打了个败仗，只剩他孤身一人，又后有追兵，在走投无路之时，跑到了太昊伏羲庙内，祈祷说：“人祖爷若能保我平安无事，今后一旦得天下，一定依照我的宫殿，替你重修庙宇，再塑金身！”
说也奇怪，他话音刚落，一只蜘蛛立即在庙门口飞快地结起了蛛网。元兵追到庙前，见蛛网封门，便追向别处。后来，朱元璋得天下建立明朝，便于洪武四年派他的大臣徐达重修了太昊陵。
太昊陵内现存古碑有二百余通，碑文大多是为伏羲歌功颂德的，还有一部分是记述对陵内建筑重修或增修的经过，最多的是各地民众来“朝祖进香”的纪念碑刻。而皇帝派大臣来祭祀时的碑刻，则名曰“御祭碑”。
寝殿后面是“先天八卦坛”。该坛青砖垒砌，为直壁式等边八角形，径4.45米，高0.74米，周有青石压条。坛面以青砖砌先天八卦图，卦序为乾、兑、离、震、巽、坎、艮、坤。中为一八角形凹槽，上塑一尊“龙马负图”，俗称“四不像”。
据传，这四不像为古代一个精通八卦的道士所立。他看到世人对先天八卦各执一词，争讼不已，没有一个能说到底蕴之处，把先天八卦弄成了“四不像”，便出资铸造了一只四不像立于此坛中，用以警示后来人。
过先天八卦坛之后便是紫禁城，城内是伏羲氏的巨型陵墓，“陵高十寻”。方座边长182米，上圆下方，取天圆地方之意。陵墓前竖有一块巨型墓碑，高3.46米，宽0.8米，字大径尺，既无题跋又无年款。
陵墓的后面是“蓍草园”。《淮阳县志》记载：
太昊陵后有蓍草园，墙高九尺，方广八十步。
此为淮阳的八景之一“蓍草春荣”。传说伏羲就是根据白龟龟背图案，采来蓍草“揲蓍画卦”，创下了先天八卦，所以被称为“神蓍”。据说全国只三处生长此草，一为山东曲阜，一为山西晋祠，再就是太昊陵了。因为此草稀有，历代帝王每当春秋二季派大员前往朝拜人祖，返京复命时都必须带回一束蓍草作为到了太昊陵的信物。
太昊陵除中轴线上的主体建筑外，在统天殿和显仁殿之间的外侧，东有三观，即岳飞观、老君观、元都观。另有火神台。西有四观，即女娲观、玉皇观、天仙观、三清观。在太昊陵，传说中的各神不说，就连玉皇大帝也只能配享香火。
另外，三才门外有更衣亭五间，外城东有东华门，西华门。午门西侧的东天门前有石牌坊，曰开物成务，西天门前有石牌坊，曰继天立极。
太昊陵以其独树一帜的建筑风格，气势恢宏的建筑群体，博大精深的文化内涵，令人肃然起敬，叹为观止。清人雷方晓在一首诗里写道：“宛上龙蟠面碧湖，岿然岳峙一陵孤；功开天地规模大，道冠皇王气象殊。”