汶西真武庙位于成武县汶上集镇汶西村西首，就在乡村宽阔的公路北边。从外表看，是一处面阔三间带前廊的瓦屋。屋前立几块石碑，竖立几杆旗幡，显示出有点特别。
真武庙坐北朝南，面阔三间，东西9.9米，南北6.5米，高6米。重梁起架，八砖登顶，硬山墙起脊，小灰瓦覆顶，带前廊，两根明柱撑起前沿。廊下墙上镶嵌有明代万历五年“重修真武庙记”卧碑，东墙外存清代重修真武庙残碑一块，始建年代不详。
庙堂内东、西、南墙均有精美的清代壁画。作品采用散点透视的构图方法，将繁杂的景物纳入统一而富于变化的绘画之中，画中主要分为两部分，一部分是农村，另一部分是市集。
西墙壁画中绘有楼台仙阁，门前人流往来衣着不同，神情各异，栩栩如生，其间还穿插各种活动，注重情节，构图疏密有致，富有节奏感和韵律的变化，笔墨章法都很巧妙，颇见功底。这幅壁画粗粗一看，人头攒动，杂乱无章；细细一瞧，这些人是不同行业的人，从事着各种活动。有坐轿的，有挑担的，……。通过这幅壁画，可以了解当时日常社会生活与习俗风情。
南壁墙上绘有一老者，头戴纶巾，手拿一木棍，专心致志逗墙上的蜈蚣。另有多幅水墨人物画，各具神态，用笔流畅，韵味十足，概括表现能力极强，乃大家风范。由于真武庙年久失修，屋内漏雨，导致南墙壁画多处残损。
2020年，周围群众集资翻修了屋顶。真武庙保存至今，特别是内墙壁画，历经数百年风雨，可谓存之不易，填补了鲁西南地区古代壁画的空白。这组壁画的发现，为研究明、清时期道教文化在鲁西南的发展和道教建筑布局提供了有力的依据，同时对研究清代壁画艺术提供了重要的史料。
2020年，真武庙被菏泽市人民政府公布为第一批市级文物保护单位。