대광전은 비로자나불을 모시고 있는 건물로 신흥사의 중심 법당이다. 1988년 부분 해체·보수 때 발견한 기록에 따르면 조선 효종 8년(1657)에 지은 것임을 알 수 있다.

앞면 3칸·옆면 3칸 규모로, 지붕은 옆면에서 볼 때 사람 인(人)자 모양을 한 맞배지붕이다. 지붕 처마를 받치기 위해 장식하여 만든 공포는 기둥 위와 기둥 사이에도 있는 다포 양식으로 꾸몄다. 조선 중기에 지은 건물이지만 건축 기법으로 보아 전기의 특징이 강하게 나타나고 있다. 좌우 옆면 벽의 안팎과 앞뒤 포벽(包壁)의 안팎에는 불상·신장상·꽃 등의 벽화가 있는데, 대부분 17세기 중엽에 그려진 것이며 일부는 18세기의 그림으로 보인다.

건물 안쪽에는 지을 당시의 것으로 보이는 다양한 단청이 남아있는데, 색채나 문양 수법이 매우 뛰어나다.