神幸祭は11月2、3日の両日行われる。初日は新宮神社へのおくだりである。琴路神社で神輿を出発させる発輿祭を執り行ったのち、夕刻より神幸行列が始まる。行列の露払いを「獅子」と「剣突き」が務め、桶に塩水を入れ榊で払う「神水振」、割れ竹で地面を打ちながら進む「先祓」を先頭に出発し、お供の浮立がこれに続く。途中、琴路宮にて神事を執り行い、夜間に新宮神社に到着後、例大祭が行われる。獅子と剣突きは、神幸祭両日の発輿祭及び例大祭にてそれぞれ舞を奉納する。二日目は正午より新宮神社で発輿祭を執り行って行列が始まるが、初日とは別のルートを進み、琴路宮には立ち寄らない。夕刻、琴路神社に到着し、馬かけ神事後に神輿を神殿に納め、例大祭斎行ののち、直会をもって締めくくりとなる。琴路神社の氏子地区は26あり、鳥居に注連縄を飾り付けるのは小舟津区、二基の神輿のうち、赤襷をつけた神輿は納富分、高津原など9地区が年毎に持ち回りで担当し、白襷の神輿は行成区が担当する。赤は荒霊（男神）、白は和霊（女神）とされ、おくだりでは赤白の順で進み、お上りでは順序が逆となる。現在使用している神輿は享保4年（1719）に造られ、江戸後期と大正初期に修復されている。また、神輿の側面につけられた鏡には慶安2年（1649）の銘が刻まれる。神幸行列の編成は、先頭より順に 神水振 ― 先祓 ― 鉾 ― 台弓 ― 大榊 ― 弓 ― 袋弓 ― 神職 ― タテ板 ― 地区の旗 ― 神輿 ― 長柄 ― 地区の旗 ― 槍 ― 稚刀 ― 大太鼓 であり、地区の旗は奇数年と偶数年で場所が入れ替わる。参加人数は三百名以上に及び、県内の他の神幸行列と比較して規模が大きい。
途中で行列の進行を止めた際、見物者は神輿に賽銭を投げて無病息災や子どもの成長などを祈願し、神輿の下をくぐる。その際、神輿の舁き手衆は鈴の音を鳴らしてこれに応える。