정열사는 임진왜란 때 전국 최초로 의병을 일으킨 김천일 선생을 비롯한 나주의 충절 인물 다섯 분을 모신 사우이다. 의병장 김천일은 중종 32년 나주에서 태어나 전란 시 각 전투에서 많은 공을 세우고 1593년 제2차 진주성 전투에서 패하면서 남강에 투신 자결하였다. 이 전투의 패배 직후 장수 여인 논개가 왜장을 끌어안고 남강에 투신 순절한 사건은 유명하다.
정열사가 최초로 건립된 것은 선조 39년(1606)으로서 현 나주 고교 뒷편 월정봉 아래에 위치했다가 이듬해인 1607년 정열사로 사액되면서 사우를 현 나주 잠사 공장 부근으로 옮겼다. 이후에도 여러 번 자리를 옮기고 보수를 거치면서 1984년 현재의 대호동 위치에 자리 잡게 되었다.
사당은 정면 3칸, 측면 2칸 반의 규모로서 팔작지붕이고, 내삼문과 외삼문은 정면 3칸, 측면 1칸의 맞배 평대문이다.
정열사비는 인조 4년(1626)에 건립되었으며, 비문은 장유 선생이 지었고 임진왜란 당시의 의병활동과 국내 전투 상황이 자세히 적혀있다.
이곳에서 차량 이동 7분, 약 3.8km 거리에 국립나주숲체원이 있다.