紧挨着三清殿的便是纯阳殿,是为奉祀吕洞宾而建,又名混成殿、吕祖殿。殿宽五间,进深三间。殿北部一间四柱神坛,神坛上原为吕洞宾塑像,现已残毁。
吕洞宾,原名吕岩,号纯阳子,唐贞元十四年(公元799年)生于芮城永乐镇东北的招贤里竹水墟。吕洞宾出身宦门,青壮年时醉心于功名科举,64岁方考中进士。吕洞宾乐于游历,传说中,吕洞宾遇到道教始祖钟汉离,经钟开导,遂舍弃人间功名富贵,修仙学道,先后到江西庐山、山西中条山脉的九峰山等处潜修,出没隐秘,不知所终。
纯阳殿东、北、西三壁以52幅画组成一部《纯阳帝君神游显化之图》,以连环组画的形式来表现传说的吕洞宾一生事迹。壁画幅高3.5米,面积为203平方米,分作上下两栏,幅与幅间用山石云树连接,每一事件既单独成章,而又能通过景色相互衔接。从总体看,全画是一个完整的青绿山水通景,描绘了吕洞宾从降生到得道的种种神灵事迹,大多为荒诞无稽的传说故事。 从局部看,则是各自独立表现一定具体情节的画面。画中有宫廷、殿宇、庐舍、茶肆、酒楼、村塾、医馆、舟车、田野、山川以及形形色色的人物。而且不少的画幅富有浓厚的生活气息,描绘了宋元时代的社会风貌,如生活习俗、建筑形态,农夫、乞丐等各色人物,却画得真实具体,成为了解宋元社会的形象材料,从而使宗教画在一定程度上起到了曲折地反映现实的作用,这在道教壁画上是具有创造性的构想。

《钟离权度吕洞宾》
纯阳殿扇面墙后壁还有一幅《钟离权度吕洞宾》的壁画,高3.7米,面积16平方米,是纯阳殿壁画的精华所在。画中的吕洞宾和钟离权坐在深山磐石上,背景是一棵苍劲老松,左右两旁流淌着山中泉水。背松而坐的钟离权,体态壮健,袒胸露腹,赤脚穿着麻鞋。他双目炯炯有神,脸上带着慈祥、亲切的笑容,正注视着吕洞宾。吕洞宾则拱手端坐,神态谦恭的静听,但其两手笼袖、左手轻捻右衣袖的细节,却暴露出内心处在不知何去何从的矛盾之中。画面环境处理巧妙,用笔简练,技法精湛,代表了元代高超的绘画水平。
扇面墙相对的北门门额上为《八仙过海图》,南壁东西两侧为《道观斋供图》和《道观醮乐图》。在南壁东侧西上角有题记:“禽昌朱好古门人古新远斋男寓居绛阳侍诏张遵礼、门人古新田德新、洞县曹德敏,至正十八年(公元1358年)戊戌季秋重阳日工毕谨志”。后壁正中上方右侧也有画工题记:“禽昌朱好古门人古芮待诏李弘宜、门人龙门王士彦,孤峰侍诏王椿、门人张秀实、卫德,至正十八年戊戌季秋上旬一日工毕谨志”。可知这些壁画的作者及完工时间。