二林武德殿的演武場空間原型主要受日本社寺建築及西方集會空間的影響,內部空間使用主要為柔道、劍道二種武道活動,二林武德殿室內寬12.71公尺、縱深7.245公尺,作為一般練場地而言應足以容納20-30人進行武道練習,以神龕為中軸線,另外除主要門廊入口外,單邊設置側立面入口。
二林武德殿所採的中柱式(king post truss)之西式木構桁架,為當時常見的屋架形式,西式木構桁架主要由水平大料、正同柱、人字大料及斜撐四種構材組合而成的平面三角形架構;人字大料承受來自桁條的屋頂荷重,並將此力傳遞給水平大料,而人字大料部份的軸壓力經由斜稱傳到正同柱底部,並匯同屋脊壓力,傳達至水平大料,最後由柱或壁體將其力量傳至基礎。二林武德殿屋架共七架,每組屋架以長方形斷面的規格木構成,架間以同樣規格木料連接,透過人字大料輔助之出挑樑形成具日本傳統社殿建築之屋頂架構,組成特色在於大樑、桁架、桁木,大量使用螺栓、螞蝗釘及鐵條等繫件加強構件之接合外,部份並運用榫卯連結。室內中央為「平格天井」形式;外緣採「竿緣天井」。其中「平格天井」格間板材考量木紋變化,採紋理水平垂直交錯排列設置。內牆腰壁為羽目板式,及白色灰泥牆,由底至外分別為磚構造牆體、P.C.層、灰泥層、白色水泥灰漿粉刷。由於二林武德殿室內空間規模較小,可能為單一武道項目使用場地為主,當時《臺灣日日新報》所載二林武德殿於「遷座祭」後即舉行劍道比試,復以建築樓板下與地面支撐柱間無彈簧之設計,推論當時該二林武德殿為劍道場地使用為主,同時兼作柔道練習比賽場地,目前室內木地板床組已增加合板及塑膠鋪面。
位於二林武德殿東側之附屬建築,宿舍內部空間包括玄關、食室寢室、起居室、炊事場、風呂、便所及廊下等,其中入口玄關、應接室(或書房)為石材鋪面,其餘廊下、起居室、寢室、食堂及便所等皆為高架地板所形成之地坪。各空間以俗稱「障子」的長方形木格壓克力玻璃拉門區隔,該部份均為新作。