观音殿是慈悲庵的主殿，坐北朝南，与准提殿相对。两殿同处慈悲庵之轴线上，规格体制虽相仿，但观音殿之殿基较准提殿殿基高出60厘米有余，并有殿廊，因而更为宏伟壮观。屋顶脊兽，有狮、麒麟、海马等，显得庄严肃穆，古色古香。1986年10月，在观音殿设立了以向青少年进行革命传统教育为主要内容的“陶然亭园史陈列室”，向游人开放。陈列室内容分悠久的历史、革命纪念地、陶然亭的新生三个部分。