天后宮坐落在古文化街中心處三岔口西岸，坐西朝東，面向海河，是天津市區最古老的建築，也是我國現存年代最早的天妃、媽祖廟之一。天后宮原名天妃宮，在民間俗稱娘娘宮，據元史記載：“泰定三年（1326年）八月，作天妃宮于海津鎮。”元代建有兩座天妃宮，一為原大直沽海河東岸的“天妃靈慈宮”，早年稱東廟，建於元延佑年間，於庚子之戰被焚毀，現僅有遺址。另一為天津市現存影響最大的、保存最好的而且是僅存的早年稱西廟的天后宮，天后宮的建立與天津自古以來就處於重要的政治經濟地位密切相關。天津東臨渤海，北倚盤山，背負九水，海河直流入海，大運河南下，自古就是舟車匯集的水陸交通樞紐，特別是運河與海上漕運的發展，奠定了天津的重要經濟地位。金代在此建立直沽寨，自元代建都於大都（今北京），元世祖至元十九年（1272年）開始海運漕糧，後來海運漕糧連年猛增，漕糧運量從數萬石增至350餘萬石，大直沽至海河上游三岔河口就成為漕糧轉運京師的中轉碼頭。元代在大直沽設立了接運廳，並於延佑三年（1316年）將直沽寨改為海津鎮。從此天津進一步興旺起來，元人王懋德所寫“東吳轉海輸粳稻，一夕潮來集萬船”的詩句描述了當時的景象。
這座海神廟與中國沿海一些城市的“媽祖廟”相同，都是供奉一位傳說中的神女。天后宮內供奉的天后是一位保護海上航行的神，在歷史上實有其人，被眾人崇拜而附會為神的。古代航海技術很低，不少海員、船夫死於船覆，葬於大海。人們恐懼大海的兇險，乞求航行平安，把得以生存、平安渡海寄託于海神的保佑。天后原是福建蒲田湄州島一位姓林名默的女子，生於宋建隆元年（960年），卒於雍熙四年（987年）只活了27歲，據記載林默自幼“生而神異”，聰明伶俐，習水性，“能乘席渡海，雲遊島嶼間”，曾多次救助遇難船隻，被眾人稱道，贊她為龍女。她逝世後，當地百姓十分懷念，每當在航海中遇到風險時，就幻想一種超人的力量來拯救，祈禱林默的保佑，逐漸成為人們的精神寄託。當人們航行闖過風險而平安渡海之後，就越加附會於神女林默的靈驗。起初只是在民間廣為流傳，後被官方承認並啟奏當朝，在南宋紹熙元年開始封林默為“順濟夫人”，元代至元十八年（1272年）晉封為天妃，經歷代多次晉封至清代康熙二十三年又晉封為天后。民間尊稱“娘娘”、“聖母娘娘”，南方新昵地稱“媽祖”、“娘媽”。
明永樂二年在天津衛設城，城廓範圍日益擴大，南糧北運，南北物資交流進一步發展。天津鹽業、漁業、航運業、手工業、商業日益發達，天津城東的天后宮香火越來越興旺。到清代對於天后宮的信仰從保護航海擴大到成為保護天津地方的神靈，譽天后宮為“天津福主”，燒香膜拜的已不僅僅是船工、漁戶、航海船家，而更多的是乞求子嗣的老媼少婦。隨著天后宮道士（天后宮原屬道教的寺觀）為適應人們的迷信心理，不斷在宮內增添各類神像及神殿，諸如天后宮聖母身旁的子孫娘娘、痘疹娘娘、眼光娘娘、乳母娘娘以及王三奶奶等；正殿兩側設財神殿、龍王殿、河伯殿、關帝殿、火神殿、灶君殿等等，供奉大小100多位各類神像，適應了天津舊社會各個層次，各個方面的人們的迷信需要，所以香火極盛。在民間流傳最廣影響很深的一種迷信習俗，就是為求子嗣去天后宮內“拴娃娃”。此外渴望發財的商賈，祈靈武運的軍閥官兵，乞求消災除病的婦孺，求福求順的妓女等等都跪在天后聖母諸神面前虔心祈禱，燒香許願。這光怪陸離的現象反映了舊社會落後的一個側面，但是天后宮畢竟是天津地區的開發與變遷的歷史見證。
天后宮建成後，明代永樂、正統和萬曆年間先後重修，清代順治、乾隆、道光和同治年間及民國年間都有局部重修和擴建、改建。解放後，1954年天津市人民政府將天后宮定為市級重點文物保護單位，1957年對宮內主要建築進行了維修、油飾。“文革”中天后宮作為“四舊”被掃劫，前殿、牌樓和戲樓被拆毀，加之唐山大地震的損壞，宮內千瘡百孔，變成破爛不堪的大雜院。1982年，天津市人民政府又再次頒布天后宮為市級文物保護單位。1985年天津市人民政府決定在修建天津古文化街的同時修復四座古建築，天后宮是重點之一。修復工程以保證天后宮中軸線上各殿建築原有的面貌為主，重修了戲樓、牌坊、前殿，調整和重建了原來參差不齊、擁擠零亂的兩側配殿，最後重建了二層結構的皇經堂。修復後的天后宮，從東頭的戲樓面向西與面向東的山門之間是能容千人的廣場，戲樓上“樂奏均天”的匾額與山門門額整磚上鐫刻“敕建天后宮”五個字遙遙相對。山門前兩座號稱九丈九高的幡桿（實際測量南桿26.2米，北桿25.94米）加固並保持原貌，兩大幡桿每逢節日即將旗幡懸上，兩面旗幡上繡著：“津門藝萃百肆迎春，溟波浴日濟運通航。”
天后宮山門外北側是過街的張仙閣，進山門即牌樓，是木結構二柱一樓式，正面斗拱下是“海門慈筏”四字橫額，北面橫額是“百穀朝宗”。兩側是重新整修的鐘鼓樓，前殿是面闊三間的過堂殿，殿內重塑了王靈官和高大雄偉的加惡、加善、千里眼、順風耳的全身像，前殿門前屹立兩尊修建工程中出土的石獅。前殿後面通過甬路是坐落在高大台基上的大殿，亦稱正殿，這是天后宮的主體，正殿平面為凸字形，前接卷棚抱廈，後凸出部分稱鳳尾殿，構成大殿整體。大殿正中佛龕中重塑天后坐像，四名侍女站立兩旁，面前是供桌、供器，殿內兩側陳列鑾駕一套，十分肅穆莊重。大殿門前兩側一對石獅，也是這次修建中出土的。大殿台基周圍均系花崗岩條石包砌，台基東南角的條石上仍保留“道光二十三年”刻字。