महाभैरव मंदिर तेजपुर का सबसे अधिक प्रसिद्ध मंदिर है। शहर के उत्तरी किनारे पर स्थित महाभैरव मंदिर भगवान शिव को समर्पित है। किवदंती है कि मूल रूप से इस मंदिर का निर्माण राक्षसों के राजा बाणासुर ने किया था। पहले यह एक पत्थर का मंदिर था जो 1897 में आये भूकंप में नष्ट हो गया था। आज जो मंदिर स्थित है वह कांक्रीट से बना हुआ है। वर्तमान संरचना का निर्माण प्रसिद्ध साधु नागा बाबा ने करवाया था। मंदिर में स्थित शिवलिंग बहुत बड़ा है।
एक छोटी पहाड़ी पर स्थित महाभैरव मंदिर में प्रवेश द्वार के दोनों ओर भगवान गणेश और भगवान हनुमान की मूर्तियाँ हैं। प्रवेश द्वार जटिल नक्काशी से सुसज्जित है। फरवरी – मार्च के महीने में मनाया जाने वाला शिवरात्रि का त्यौहार महाभैरव मंदिर में बड़े उत्साह के साथ मनाया जाता है। मंदिर के चारों ओर बहुत बड़ी जगह है जहाँ अक्सर भक्त बैठकर अपना समय व्यतीत करते है।