1352年（至正十二年），中山府监府大公见文庙两庑祭祀礼器未备，“命工一尊典制,埏埴熏陶……迨乎秋，祀品各实其器，祭设咸备，秩秩，观者莫不称焉”。又“兴举生员，朔望严立课簿，讲诵之音，遐迩俱闻。仍勉励师儒月支廪膳”。
1380（洪武十三年），知州项昌铭对讲堂（明伦堂）进行了扩建，建“正堂其楹六，辟肄习之地，其斋四，爨有厨，膳有室”。
1435年（宣德十年），训导黄宪建文昌宫。
1444年（正统九年）州牧许让，1463年（天顺七年）州牧邱俊相继增修，但具体增修内容资料欠缺。
1471年（成化七年），知州韩文“首建大成殿五楹，斗拱井藻丹碧辉炫；次建两庑，曲廊四十有二间，内外宏敞，阶所端邃；又次筑墉以缭之，中塑圣贤像，并祭品供具；又以其余力修饬讲堂、斋庐、庖鼎、廪馔之处”。此次工程力度很大，到1477年（成化十三年）完工，时间长达6年之久，是文庙维修史上较大的几次维修之一。
1484年（成化二十年），因韩魏公祠“岁久祠坏”，知州裴泰将其改建于文庙东侧，改建后的韩魏公祠“为堂四楹，高亢疏达”；次年又以“学居庙后非制，增市学地，改建明伦堂于庙之西北隅，复修饰诸廨舍”。经过裴泰的增市学地和文庙的西延，文庙格局由韩琦时的“前庙后学”变为“东庙西学”，为后来东、中、西三院格局的形成奠定了基础。
1498年（弘治十一年），州牧官贤建玩玉亭，与雪浪斋相对，后改称仰苏亭。
1507年（正德二年），定州府推官署州事邵廷瑗辟庙后路。
1519年（正德十四年），州牧王琼移苏公祠于众春园。
1520年（正德十五年），州牧倪玑“市地扩令方正，建讲堂于明伦堂后，葺诸号舍”。至此文庙面积更加扩大，建筑格局更加规整，讲堂的增建使庙学建设更加完备。
1534年（嘉靖十三年），知州王诏复修明伦堂；
1565年（嘉靖四十四年），府判署州事邢化辟庙前路；
1566年；署州事林德复建照墙。
1578年（万历六年），州牧王录因丹墀大洼，“辇工墁基，筑高尺许，周围凡三十余丈”，并凿泮池，夹道植桧树，通神路，还对名宦祠、乡贤祠、启圣祠、棂星门、戟门、明伦堂等进行了维修，重建敬一亭、雪浪亭。维修工程于次年完工，共维修建筑100间，费资百金，粟二百石。此次维修有两大亮点，一是新凿泮池，增添了文庙建筑内容；二是不但加固了文庙建筑，而且为学子们营造了一个舒适宜人的生活学习环境，“诸号舍鳞次甍聊，长廊如划（画）”，从而
“藏修游息，士业得专，燕间四宅，厅寝厨厩，居处笑语，乐育之心自油然以生”。
1586年（万历十四年），知州唐祥兴改祀韩魏公于城东北隅的众春园；
1592年（万历二十年），州牧杨现重修，具体内容不详；
1598年（万历二十六年）建禹门、夺锦坊于仪门外；
1603年（万历三十一年），州牧张邦贵改讲堂为尊经阁；
1605年（万历三十三年），复建魁星阁，另在文庙南立坊三座，东为泮宫坊，西为育贤坊，前为声教上达坊。
万历四十五年(1617年)，定州州牧宋子质增修殿庑。
到明万历年间，定州文庙已达到兴建以来面积最大、建筑规制最完备、建筑物最多的时期，基本上可分为东、中、西、北四个相邻的院落。中院为文庙主院，为祭祀区，主要建筑有大成殿、东西两庑、戟门、名宦祠、乡贤祠、棂星门、泮池、照壁。东院也为祭祀区，主要建筑为启圣祠（即崇圣祠）、文昌祠。西院为学校区，主要建筑有敬一亭、尊经阁、明伦堂、仪门、大门。北院主要建筑有雪浪斋、雪浪亭、玩玉亭。明末兵燹，定州文庙除一部分树木得以幸免外，建筑多化为灰烬。
1645年（顺治二年），州牧邱万化修复正殿（大成殿）；
1653年（顺治十年），署州事陈本厚修复两庑及戟门；
1668年（康熙七年），州牧董大信修复棂星门。至此，文庙祭祀区的几座主要建筑大成殿、东西两庑、戟门、棂星门复建完成。
1672年（康熙十一年），州牧黄开运重修东西两坊；
1673年（康熙十二年），捐金倡修文昌阁。
1702年（康熙四十一年），州牧韩逢庥督修明伦堂：
1704年（康熙四十三年）又修大成殿，此次维修有后存大成殿“万世师表”匾额上方木檩处的铭文可证。
1724年（雍正二年），文庙内建忠义孝悌祠，
1725年建名宦祠。
1730年（雍正八年），州牧王大年将康熙年间黄开运重建的泮宫、育贤两坊拆除，重建两坊——前为“仰之弥高”，后为“宫墙万仞”，以“内外照于日月，用以宣畅士风，固一举目可得”。
1732年（雍正十年）又修崇圣祠。
1733年（雍正十一年）修棂星门，为六柱五门式。经过王大年的几次维修，文庙“自是殿庭阶所门闼墙庑之间,中通外朗,焕乎蔚然,用克与坊相称”。
1765年（乾隆三十年）秋，知州沈鸣皋捐俸倡修。
1770年（乾隆三十五年），州牧秦学溥倡众重修，重修内容不详。
1794年（乾隆五十九年），知州郭守璞对文庙进行了维修。
1847年（道光二十七年），知州宝琳对文庙大加修整，其中在原址重建的项目有二：一是崇圣宫（即崇圣祠），二是文昌阁此次大修是定州文庙历次维修中范围最广、最彻底的一次。
1914年（民国三年），定县县长孙发绪将儒学旧房舍辟做女子教室，创办县立女子高等小学，位置相当于道光时文庙的西院和北院。后为冀中职业学院占用。而文庙中院、东院和南院的节孝祠作为祭祀区仍然保留，但祭祀活动已无。
1923年（民国十二年），时任定县知事的何其章用“材(财)政赢余”重修了文庙大成殿等建筑，并彩绘，“殿庑桥门，厅壁祠宇，以次兴筑，丹漆金碧，轮焉奂焉，费计四千元有奇”。此次维修在文庙大成殿顶的木檩上也有记录。
1959年，文庙中院被辟为定县地志博物馆（1962年改为定县博物馆，1986年改称定州市博物馆），大成殿、东西庑、名宦祠、乡贤祠用作文物展室，东院为博物馆办公区，中院、东院和南院节孝祠的保护工作由博物馆负责。
1982年7月23日，定州文庙被公布为河北省重点文物保护单位。
1988年维修南院节孝祠，
1992年按照山东曲阜孔庙的形式恢复大成殿内塑像，
1993年维修魁星阁，
1995年按照清道光二十九年的格局复建棂星门，
1998年维修东、西官厅，
2001年维修西庑，
2004年维修崇圣祠，
2005年维修名宦祠、乡贤祠，
2006年按清道光时期的格局恢复戟门，
2007年维修东庑。至此，除明伦堂外，文庙保存建筑基本保持着清道光时的建筑格局。
2013年5月3日，定州文庙被公布为第七批全国重点文物保护单位。
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