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    天壇始建於明永樂十八年（西元 1420 年），是明清兩代皇帝每年祭天和祈禱五穀豐收的地方。天壇以嚴謹的建築佈局、奇特的建築構造和瑰麗的建築裝飾著稱於世。總佔地面積約 270萬平方米，分為內壇和外壇。主要建築物在內壇，南有圜丘壇、皇穹宇，北有祈年殿、皇乾殿，由一條貫通南北的甬道－－丹陛橋，把這二組建築連接起來。外壇古柏蒼鬱，環繞著內壇，使主要建築群顯得更加莊嚴宏偉。壇內還有巧妙運用聲學原理建造的回音壁、三音石、對話石等，充分顯示出古代中國建築工藝的發達水準。天壇是目前中國現存最大的祭壇建築群。現已開放為天壇公園。
　　元世祖忽必烈遷都燕京（1264年）建大都（今北京）。至元十二年（1275年）曾“于國陽麗門東南七見裏建祭臺，設昊天上帝，皇地祗位二，行一獻禮。自後國有大典禮，皆即南郊告謝焉”（《元史》）。1294年，元成宗即位，“夏四月壬寅，始為壇于都城南七里”（《元史》）。明成祖朱棣，定都北京，永樂四年（1406 年）開始營建宮殿城池。同時，在南郊興建郊廟“天地壇”，歷時14年（1420年）建成。據史書記載：“天地壇在正陽門之南左，繚以垣墻，周十里。中為大祀殿，丹墀，東西四壇，以祀日月星辰。大祀門外東西列二十壇，以祀岳、鎮、海、瀆、山川、太歲、風、雲、雷、雨、歷代帝王、天下神祗。東壇末為具服殿，西南為齋宮。西南為神樂觀、犧牲所。”明嘉靖九年（1530年）除建“圜丘壇”外，又另在北郊建“方澤壇”，改天地合祀為分祀。南郊的圜丘壇成為專門祭天，北郊的方澤壇成為專門祭地的場所。嘉靖十年（1531年）將大祀殿（祈年殿）改為祈谷壇。因此，今日的天壇實為圜丘、祈谷兩壇之總稱。嘉靖十三年（1534年），帝詔改圜丘為天壇，方澤為地壇。天地壇這個名稱就被天壇所代替。這樣，作為明代初期合祀天地的大祀殿，失去了先前的地位和作用。清沿明制，天壇一稱沿用至今。
    清前期近一百年間，天壇始終保持著明代的樣子。從乾隆八年（1743年）起，先後用十餘年修繕改造了齋宮、圜丘壇、皇穹宇、大祀殿、神樂署、犧牲所，並加築了鐘樓等建築，從而使這座宏偉的郊廟益臻完美。乾隆五十年（1785年）又將祈年殿的東西廡全部拆除，重建成左右各九間的高大配殿。至此，對天壇的大規模修治全部結束。直到清末，除一般歲修外，無更大改變。只有齋宮內的寢宮（1808年）和祈年殿（1889年）曾先後遭火災燒燬而重修。
    從清代滅亡到北京解放前夕，天壇還連遭兩次較大的破壞（1911年反動軍閥張勳辮子軍駐紮；1948年國民黨駐軍開闢飛機場）。辛亥革命後，北京市民曾多次要求開放天壇。1913年曾發行過專供外國人遊覽天壇的“介紹券”，1915年雖正式辟為遊覽場所（袁世凱曾勉強開放天壇），但不久由於袁稱帝祭天，外壇開放又隨之停止。天壇全部開放，是在袁死後的1918年，此時才正式改名天壇公園，對外售票，是為天壇開放之始。1935年的北平政府曾把外壇辟為森林公園。
    1949年北京解放，天壇公園獲得了新生。市人民政府進行了大量清理和造園工程：平地、築路、植樹、栽花......。特別是從1971年開始，又對園內古建築進行了有計劃、有步驟的大規模修繕整理。先後翻修了祈年殿、皇穹宇及其東西廡、圜丘內外的遺墻。為進一步方便遊人，于1975年又修建了北大門，1977年新開了東大門，以後又建了雙環亭風景區，開通南門（昭亨門）。從1979年到1982年，對齋宮建築群也進行全面維修。對宰牲亭，祈谷壇長廊和皇乾殿也進行了翻修。1986年開始進行恢復各殿的原貌陳列工作，1990年為迎接十一屆亞運會在北京召開，又把古建築群進行了漆紅和彩繪。40年來政府總共投資1800萬元，使天壇恢復了原來的神韻和風貌。
    如今，在祈谷壇以西的綠樹叢中，又增添了幾處精巧別致的亭臺。北面的“雙環萬壽亭”，截面恰似套環，亭體由兩個重檐園亭銜接併合而成，結構精巧，造型新穎，為我國木結構建築中少見。“萬壽亭”兩翼，各有一座小巧的方亭，名方勝亭。亭子之間以遊廊貫穿連接。亭子和遊廊的梁枋上，繪有山水、人物、花卉以及西湖風景畫。萬壽亭以南有一座扇面式建築名“扇面亭”，灰色頂，蘇式彩畫，玲瓏小巧，別具特色（這些建築原為乾隆六年弘歷為其母祝壽而建在中南海的景物，于1977年遷入天壇公園內供遊人觀賞遊覽）。在萬壽亭東南，還有一座六角彩亭，名百花亭，與西北的萬壽亭、方勝亭、扇面亭遙相對望，輝映溢目。這些不拘一格的亭臺建築多姿多態，構成一組雙環亭景區。今天，天壇已從古老的廟壇建築藝術群發展成首都人民遊覽的最大的公園之一。
    天壇是明清兩代帝王祭天祈谷的地方，它的嚴謹的建築佈局，奇特的建築結構，瑰麗的建築裝飾，在中國建築史上，記錄了光輝燦爛的一頁。
    天壇佔地面積原為4095畝，現有2775畝，為我國現存古代建築規模最大、建築藝術最精美的一處廟壇建築群，也是世界建築藝術的珍貴遺產。有的外國朋友說，到中國不到北京，不算真到中國，到北京不到天壇，不算真到北京。又說，天壇和長城、故官一樣，是一件很大很大的藝術品。
    天壇有壇墻兩重，形成內外壇，均為北圓南方。當初，為了把天地的形象表現在墻上，以象徵“天圓地方”之說。外壇墻的東南北三面原制無門，只西面臨永定門內大街有門兩座：北門是明代舊有的，稱“祈谷壇門”；南門是乾隆十七年（1752年）增建的，稱“圜丘壇門”。兩門均為三間拱券式，綠琉璃簡瓦歇山式頂。現在的外壇北門和東門，都是1975年以後增建的。內壇中間還有一道東西向的隔墻，它算作圜丘壇的北墻。這段隔墻在兩軸線部位成弧形向北凸出，繞過皇穹宇外墻而與東西內壇墻相連接，將祈谷、圜丘兩壇隔成兩個區域。
    內壇的圜丘位南，祈谷位北，均在南北中軸線上，中間由長360米、寬30米的神道（丹陛橋）連成一個整體。圜丘壇內主要建築有圜丘臺（祭天臺）、皇穹宇（奉神殿、神庫與神廚、宰牲亭）等；祈谷壇內主要建築有祈年門、大祀殿（祈年殿）、東西配殿、皇乾殿、長廊（附七星石）、神庫與神廚、宰牲亭等。
    圜丘壇佔地面積27225平方米，分三部分：昭亨門內圜丘臺、圜丘台北的皇穹宇、圜丘台東的神庫等。圜丘臺為圓形，分三層，每層四面出階各九級。壇面鋪艾葉青石。壇面中央為中心石，外鋪扇面狀弧形石塊九圈。靠近中心圓石的一圈是九塊，每向外一圈，數量遞加九塊，所以上層壇面共鋪石405塊（中心石除外）。中層壇面直徑39.4米，高1.64米，其上鋪石也是九圈，從90（9x10）塊開始，也是每向外一圈遞加九塊，共鋪石1134塊。下層壇面直徑75.2米，高1.64米，鋪石九塊，從171（9×19）塊開始，每向外一圈遞加九塊，共鋪石1863塊。三層壇面的石塊總數是3402塊（中心石除外），總高5.18米。據說，這是九重天的意思，九重天至高無上，是天帝居住的地方。
    圜丘的北面有皇穹宇，原名秦神殿，為圓形圍墻內一組建築。它是平日供奉存放神牌的地方。圓形圍墻的入口是三座琉璃門，墻的內壁由於弧度規則，壁面平滑，對聲響反射效果好，因之，人稱回音壁。清乾隆八年（1743年）改建為現今樣式。殿總高19.5米，徑15.6米，殿頂結構複雜，內外各有八根大柱，環轉而立，殿脊木結構複雜地交接成圓形，細緻而嚴密、牢固，又配合奇異的藻井，顯示了古代工匠的高超技藝。
     圜丘壇的西北，西二門內大道南側有齋宮，坐西面東，朝著祭壇。始建於明永樂十八年（1420年），清乾隆八年（1743年）重加修整。佔地面積38800平方米，有古建房63間，步廊163間，計226間。建築面積約4800平方米，為皇帝祭天前齋戒的地方。嘉慶十二年（1808年）齋宮內的寢宮曾被木炭引起大火燒光，12年後才修復。
    祈谷壇佔地面積31065平方米，南接丹陛磚門橋，進入祈谷壇南磚門為五開間的單檐廡殿頂的祈年門。門內向北，中為祈年殿，後為皇乾殿，兩廂為配殿，圍墻上辟有東西磚門。東磚門與72長廊、神廚、宰牲亭相連。全組建築氣勢雄偉壯觀，為我國古代建築史上的傑作。
    祈年殿原為明代“大祀殿”，嘉靖年間改建後稱“大享殿”。清乾隆十六年（1751年）重修，改為祈年殿，光緒十五年（1889年）毀於雷火，直到光緒十二年（1896年）才按原貌重建，仍稱祈年殿。祈年殿是祈禱豐年的地方，但建成後使用不多。嘉靖時用過一次，一直到崇禎年才又用過一次，所以，祈年殿幾乎是長期閒置著。
    皇乾殿是祈谷壇奉祀神位的平日供奉所。始建於明永樂十八年（1420年），初名天庫。原是一座六開間黃璃瓦的殿堂；嘉靖二十四年（1545年）重建，成五間大殿；清乾隆時又將黃瓦換成藍琉璃瓦。祈年殿的東面，有長廊連接宰牲亭，是宰殺祭牲的地方，長廊中部北面有神庫，是收藏祭祀用品的庫房。神廚是祭祀時製造供品的廚房。

    天壇建築的藝術特色，主要表現在聲、力、美學原理的巧妙運用和精心設計上：首先，是”億兆景從“的天心石。站在圜丘壇上層中央的圓心石上發聲說話，竟會從四面八方傳來悅耳的回音，仿佛是要喚起人們意識上的一種神秘感覺，使人的整個心靈都沉浸在聲響幻境中。
    這是因為圜丘壇圓心石的位置，正是圜丘壇的中心。石壇的周圍砌有三重石欄，石壇以外設了兩道逆墻。從圓心石上發出的聲音傳到四週的石欄和逆墻受阻以後，就同時從四週向圓心石折射回來。由於圜丘壇半徑再折回的時間，總共只有0.07秒，說話的人幾乎無法辨出原音與回音，而且因為回聲是從四面傳來，聲波震動較大，所以聽起來既十分洪亮悅耳，又連續不斷。
    這種聲音折射，本是圓形建築所形成的自然現象，但封建統治階級卻把它看作是上天垂象，應在他”奉天承運“上面，還特別這它取個“天心石”和“億兆景從石”的名字。意思是皇帝發出的命令，天下庶民都要絕對響應，否則就違背天心。這雖是為了維護封建統治而編造出來的欺人之談，但也看出中國古代的勞動者的獨具匠心了。
    其次，是奇趣盎然的回音壁。皇穹宇院落的四週為一道高3.72米，厚0.9米，直徑61.5米的圓形圍墻。墻身為一色淡灰城磚，磨磚對縫，光滑嚴密。墻頂為藍色琉璃瓦蓋項的券門三座，莊重典雅，工藝考究。若兩人分別站在東西內墻根，一人靠墻向北小聲說話。聲音就會沿著墻壁傳到另一端，好像打電話一樣，對方聽得一清二楚。由此又名“傳聲墻”。這裡的奧妙是由於聲波在圓形堅硬光滑墻面的內壁凹面體型內，產生沿墻傳遞的現象，聲波只能沿著圍墻碰撞向前連續反射而傳播。所以，附在墻壁上說話，即使是輕聲細語，對方也聽得清楚，人們稱之為回音壁。它已名列中國四大回聲建築之首。
    再次，是“天聞若雷”的三音石。三音石就是皇穹宇殿前禦路的第三塊路面石。人站在第一塊石板上拍手，可以聽到一個回聲，第二塊石板上有二個回聲，而站在三音石上拍手則可聽到三個以上的回聲，十分奇妙。這是因為聲音的速度每秒340米，人耳僅能分辨間隔不小于十五分一秒的聲音，因此聲音的反射體（如墻面）距人不得近於11.3米，否則聽不到回音。回音壁半徑32米符合上述條件，且三音石恰是圓形墻面回音壁的圓心。這裡發出的聲音（拍手）向四方傳播，同時以垂直墻面的方向傳到回音壁，經墻面反射又沿半徑方向聚回圓心（三音石）。於是聽到第一個回音，聲波繼續向前傳播到回音壁，又再次被反射回圓心......這樣，人們就又聽到三個或更多的回音。
    三音石的妙趣全在於它周圍的建築，而不是像封建統治階級所謂的“人間偶語，天聞若雷”的強加附會。老百姓的一言一行都難逃天帝的明察，這無非是要人們向神仙、皇帝俯首貼耳、唯命是從而已。今天的“三音石”卻給古老的天壇公園增添屯許多情趣，給遊人帶來了歡樂。
    最後，是建築形成的“天圓”與“地方”。中國古代有“天圓地方”之說，所以祭天地的天地壇的週邊墻、內圍墻，都是北面是圓形，東西兩面往南伸展，到南面呈方形。天壇為明初的天地壇舊址，那時天地合祀，北圓南方正符合此說。嘉靖九年（1530年）後，天地分祀，北郊另建方澤祭地，方澤即為地壇，有“地方”之說，所以地壇呈方形。另建圜丘祭天，為圓形建築，也符合“天圓之說”。甚至連貯藏神牌、神位的皇穹宇、祈年殿也建成圓形，這更表現出是如何追求“天圓”的說法了。
    圓形建築在結構的計算、用料、施工等方面要比方形結構複雜的多。我國古代的建築工匠們，不斷突破這種困難，積累多年經驗，在結構上創造出一套完整的工藝規程。包括石材、磚瓦、木料的單獨結構或聯合結構。祈年殿是三重檐的亭式圓殿，構架上無一磚一石，完全是木結構，裏面也無長柁巨檁，只用內外各12根大柱，加4根龍井柱環轉支架起來。上面則全憑枋桷榱互相環接制約著，形成高大的圓殿頂。為了避免殿項內部空間的寬闊，又安裝了龍鳳藻井，調劑空間。這種複雜繁瑣而又科學的結構，從設計到施工，如沒有極其細緻的工藝規程，如設計、製作、安裝等，是不可想像的，也是不可能做到的。這標誌著16世紀中期，中國的建築科學水準。
    圜丘，坊石用“九”這個陽數，來表現天象。同時，它又建築得特別高大，登上圜丘，舉目四望，只能望見遠處蔚藍色的天空，四週有白石欞星門矗立著，腳下是一片青白色石面，仿佛置身於太虛之中，更增加了“天”的感受。
    古代人的心目中，天是看得見，摸不著，抓不住的。抬頭望天，只有青藍色。為此，工匠們在天壇建築的顏色上精心設計和裝飾。明制，圜丘壇面是用藍色琉璃磚砌成；清乾隆十四年（1749年）改為艾葉青石。祈年殿曾經是藍、黃、綠三色琉璃瓦鋪陳，至乾隆十七年（1752年）也一律改換成藍色琉璃瓦。其他建築如皇穹宇、皇乾殿以及一些內部墻的瓦頂，也都換成藍色。這樣，使人們走進天壇，所接觸的顏色幾乎完全是青藍色的太空，天物相連更使“天”的感覺加重起來。這時，人們不禁由衷地讚嘆、欽佩中國古代建築工匠們的“才華智慧和精心設計”，更加體會“天壇”的內涵之深了。
    1949年新中國成立時，天壇已殘破不堪，一片荒涼。建國後，這裡進行了大力修葺。1961年3月4日，國務院公佈天壇為第一批全國重點文物保護單位。