孔庙的主要用途是祭祀孔子及先贤先儒，这也是孔子后裔的主要职责。孔庙祭祀从孔庙设立之日始起。汉以后，随着孔子地位的逐步升高，祭祀的规格也就逐渐提高。南朝时期，宋文帝元嘉二十二年（公元445年），皇太子释奠乐用登歌（裴松之议：释奠用八佾奏登歌，此释奠孔子用乐之始），北魏孝文帝延兴二年（公元472年）春二月，定祭孔子庙之制，惟用酒脯，禁妇女杂合。北宋太祖建隆元年（公元960年），帝谒孔子庙，释奠用永安之乐。宋真宗大中祥符三年（公元1010年）颁释奠仪注及祭器图，元武宗至大三年（公元1310年）冬十月，运登歌乐器于阙里孔子庙：元仁宗延佑五年（公元1318年）春正月，置孔子庙雅乐。六年，置阙里孔子庙司乐一员（从孔思晦之请也）。此后，曲阜孔庙祭祀便有了专门的司乐。后逐渐形成定制大成之乐。明以后，大成乐舞生一般在一百二十人左右，多时可达一百八十余人，主要乐器有：龠、箎、笛、埙、和笙、编钟、编磬、弦琴、瑟等，配以钟鼓。

孔庙祭祀分为释奠仪、月朔释菜仪、月望、行香仪、岁时常祭仪、告祭仪、祭中兴祖仪、皇帝亲祭大典、御遣官祭告仪等种类。据资料记载，历史上有十二个皇帝十九次亲自来曲阜祭祀孔子。另外还有一些御遣官员经常来祭孔。现在孔庙内保存了很多关于历代帝王祭祀孔子的祭文碑刻。