圜丘：平面圓形，共三層，各層都用青色琉璃鋪砌壇面和欄桿，邊角鑲以白石。壇面的直徑、高度、踏步、 墻的高度都用五與九之數，以表示對天帝的崇敬（清乾隆年間已將青色琉璃壇面與欄干改為白石）。壇外有兩道較矮的圍墻，稱為“ ”，是壇廟建筑中特有的設置。壇的北面有一座圓形的重檐建筑稱為“皇穹宇”，是存放“昊天上帝”牌位的地方，兩側配殿則存放陪祀諸神的牌位。壇東墻外還有神廚、神庫、宰牲亭等附屬設施。
皇帝冬至祭天，先要齋戒三日，祭前一夕宿于天壇齋宮。祭日凌晨，把天帝的神位由皇穹宇移至壇上，皇帝由齋宮至壇南的具服臺更衣，進壇，而后燔柴告天，奏樂迎天神至壇上。皇帝經上香、奠玉帛、行三獻禮、望燎送神，才完成祭天禮的全過程。設在壇東南方的燔臺燎爐是迎送上帝神靈的標志。
大享殿：其地原有大祀殿。嘉靖二十四年(1545年)撤去大祀殿，仿古代明堂之意，改建成大享殿，建筑式樣由明世宗親自制定。此殿平面為圓形，立于三層白石臺基之上，上覆三重檐的攢尖頂屋面。上檐用青琉璃瓦，中檐用黃琉璃瓦，下檐用綠琉璃瓦，代表天、地、萬物（清代重建后改為三檐一律用青琉璃瓦，更名為祈年殿，孟春在此行“祈谷”禮）。殿后是存放上帝神位的皇乾殿。
天壇大享殿（祈年殿）
齋宮：是皇帝祭祀前齋戒臨時歇宿之處，因地處城郊，所以戒備森嚴，宮外圍筑防御溝及高墻兩重，墻外還有值宿警衛廊房一百六十余間。正殿是一座磚拱結構的防火建筑物。殿前月臺上設有齋戒銅人亭和時辰牌位亭。亭中銅人手持戒牌告示齋戒日期。
明代天壇的兩組主要建筑圜丘與大享殿是前后相隔十五年陸續建成的。兩者都采用圓形平面作為構圖的基本要素，以此體現中國傳統的“天圓地方”的宇宙認知。其中圜丘是扁平的圓臺，大享殿則采用高聳的尖頂，這一平一尖，使兩個平面相同的建筑物在空間構圖上取得了統一中的對比，既和諧，又有變化。尤其巧妙的是聯結二者的寬闊甬道由南向北逐漸提升，使大享殿院內地面高出周圍數米，登殿四望只見柏海蒼茫，如臨半空，增加了祭天時所需的神圣氣氛。圜丘重臺高筑，周圍用 墻包絡，也能收到同樣的效果。
天壇的主要建筑由南而北排列在一條軸線上，近為圓丘，中為皇穹宇，遠為大享殿
