位于大悲禪院的后殿，即大悲觀世音菩薩殿。殿內(nèi)供奉著二十四臂觀世音菩薩塑像。觀世音菩薩大慈大悲救苦救難，故稱大悲殿。
大悲殿的殿門(mén)之上除“大悲殿”匾額外，尚有“普渡迷津”四個(gè)大字匾額一塊。殿門(mén)兩側(cè)有楹聯(lián)兩副。一副上聯(lián)是：“行深般若五蘊(yùn)皆空觀自在”，下聯(lián)是：“普門(mén)示現(xiàn)尋聲救苦大悲王”，為天津美術(shù)學(xué)院教授、著名書(shū)畫(huà)家孫其峰所書(shū)。另一副是天津著名書(shū)法家李鶴年所書(shū)，上聯(lián)是：“慈悲法身三十二應(yīng)隨機(jī)普渡”，下聯(lián)是：“圓通教主百千萬(wàn)行攝化群生”。
殿內(nèi)供奉的尊觀世音菩薩塑像，高3.6米，表層貼金，神態(tài)莊嚴(yán)，姿容動(dòng)人 ；是由天津美術(shù)學(xué)院雕塑家王家斌教授親自設(shè)計(jì)并主持，前后用了兩年時(shí)間精心雕塑而成的。采用了傳統(tǒng)雕塑藝術(shù)和現(xiàn)代美學(xué)透視法，使塑像具有一雙慧眼，雙眼的黑眼珠隨觀者的移動(dòng)，可以直視和觀看左右兩面。
大悲殿內(nèi)正面及兩側(cè)墻壁，皆有天津美術(shù)學(xué)院繪畫(huà)系彩繪的壁畫(huà) 。壁畫(huà)內(nèi)容是釋迦牟尼佛應(yīng)化事跡圖，分為6幅10圖，介紹了佛祖降生、成道、講經(jīng)、說(shuō)法、度眾生及涅槃等主要事跡。人物的刻劃、構(gòu)圖，吸收了敦煌及唐代壁畫(huà)的藝術(shù)，并依據(jù)佛門(mén)法規(guī)畫(huà)成。壁畫(huà)不是直接畫(huà)在墻壁上，而是另立纖維做假壁，并離開(kāi)殿內(nèi)墻壁約十公分，這就解決了防潮問(wèn)題。整個(gè)壁畫(huà)是用油畫(huà)布罩面，然后在畫(huà)布上作畫(huà)，顏料則使用塑料聚氯丙稀，這樣可以保持畫(huà)面長(zhǎng)久不退色、不脫落。
