天王殿系元代建筑，明清两代均重修，为一座单檐歇山式建筑。殿基高9米，长20.5米，宽14.5米，是明朝由原山门殿改建而成的。
整个建筑面阔五间，进深三间，四周绕以回廊。屋顶正脊有“风调雨顺”、后脊有“国泰民安”几个大字。殿内两侧泥塑四大天王像。中央佛龛内是明代塑造的弥勒笑像。
在佛教传说中，弥勒菩萨将继承释迦牟尼佛位，成为未来佛。可是白马寺天王殿内这尊笑口常开的弥勒佛，却以另一个民间传说为蓝本：相传五代时，浙江一带有位名叫契此的和尚，他经常用一根锡杖肩背一个布袋来往于热闹的街市，人们叫他布袋和尚。这位和尚逢人乞讨，随地睡觉，形似疯癫。他在临死时，说了这样一个偈：“弥勒真弥勒，分身千百亿。时时示时人，时人自不识。”于是人们就把他当做弥勒的化身，并根据他的形象塑造了一尊佛像，供在寺内的天王殿里。这是印度佛教中国化的一个缩影。
