정면 3칸, 측면 3칸의 맞배지붕건물. 1982년 충청북도 유형문화재(현, 유형문화유산)로 지정되었다. 각연사는 신라시대 창건된 것으로 전하는데 대웅전은 조선 후기의 건물이다.
다포식(多包式) 1고주 5량집으로 기둥은 민흘림이며 처마는 겹처마이다. 요사(寮舍) 후면으로 높은 석축을 쌓고 터를 잡아 건립하였는데 전면 기단은 4벌대로 높이 쌓고, 측면 및 후면은 1벌대로 낮아 전면에서 볼 때 대웅전의 위엄과 엄숙한 불심을 일게 한다.
전면 앞기둥에 3짝의 교살문(交箭門 : 빗살문)을 달고 양 측면에는 1짝씩의 교살문을 달았으며 나머지 후면은 회벽으로 처리하였다. 내부 2개의 기둥에 불벽을 만들고 불단을 놓아 석가여래좌상을 주존으로 모시었다.
굵직한 기둥을 네 귀에 세우고, 나머지는 조금 가느다란 원형기둥을 세워 기둥 위에 창방(昌枋)과 평방(平枋)을 얹고 그 위를 다시 외3출목과 내5출목으로 전면과 후면을 쌓았으며 주간(柱間)에 3개의 공포(栱包)를 놓았다.
정면은 겹처마이며 후면은 홑처마로 조화를 이루고 중앙칸 평방 사이에 용두를 박아 어간(御間 : 건물의 중앙칸)의 위엄을 더하여 주고 있다.
정면과 배면의 제공(諸貢) 모양이 각기 다르며 내부에는 화반(花盤 : 창방 위 중간에 장여를 받는 초새김한 받침)과 코끼리모양의 조각을 하였고, 우물마루를 깔았다. 외부 측면 끝을 방풍판(防風板)을 달았다.