天壇是保存完好的寺廟建築群。無論在整體布局上還是在單體建築上，都突出了祭祀場所的特點，體現了與天地、四季的關系，也體現了神權的皇權思想。從平面上看，天壇北圓南圓，象征壹個圓的地方。南北中軸線上有兩個祭壇，中間用墻隔開。古人認為“天是圓的地方”，所以天壇墻的南部是方的，象征大地意象，北部是圓的，象征天空意象。這堵墻俗稱天地墻。天壇的主要建築集中在南北中軸線上，各個建築之間用墻隔開，由壹座長360米、寬30米的石橋連接。“瓦丘”和“古琦”兩座祭壇也位於中軸線上，中間被壹堵墻隔開。在北方是祈求豐收的地方，在南方是祭祀神靈的地方。
祈谷壇的中心是祈年殿，建於明朝永樂十八年(1420)。它坐落在壹個圓形的白色大理石基座上，基座分為三層，高6米。每層都有雕刻的白色大理石欄桿。祈年殿是壹座圓形建築，屋頂鍍金，有三層亭子，直徑32米，高38米。大殿屋頂三重檐，上層為藍色，代表天。中層為黃色，代表君主；下層是綠色，代表被試。乾隆年間修繕時，三個屋檐全部換成了藍色琉璃瓦。祈年殿處處“似天地”，是古代“唐明”(中國古代皇帝專用的祭祀建築)僅存的壹例。正殿的結構很獨特，沒有大梁和長檁條。屋檐由柱子和城堡支撐。大殿中間的四根龍柱高19.2米，象征四季。中間層十二根金柱象征十二個月；外層有十二列，象征壹天十二小時。加起來二十四，象征二十四個節日；三層加起來是28，象征周日的28顆星；列頂加八子列，代表三十六天；寶頂下的雷公柱，代表著皇帝統壹全國。寺內的九龍藻井極為精美宏偉，地面的平面圓形大理石有黑色紋理，自然形成龍鳳圖案，俗稱“龍鳳程響石”。祈年殿前，東有九殿，西有九殿，稱為東蓋和Xi蓋，是收藏神位牌位的倉庫。清光緒十五年(1889)，大雄寶殿遭雷擊被毀，次年重建，但基本建築形式和結構仍與明代相同。
球球祭壇，又稱祭壇、屋頂祭臺和祭壇，是壹座露天圓形石壇。球球壇建於明朝嘉靖九年(1530)。原來的壇面和護欄都是用藍釉磚做的。清乾隆十四年(1749)擴建，圍欄立柱改為漢白玉，壇面改為艾蒿青石。祭壇周長534米，高5.2米，分為上、中、下三層。在古代，天壇皇穹宇的奇數，如壹、三、五、七、九，被稱為陽數，也叫日數。九是陽數的極點，表示最高到最大，皇帝是天子，也是最高到最大。因此，球球祭壇中所有的石板、石柵欄和欄桿。而四個梯田的設計都是用九或九的倍數來表達天子的權威。祭壇的中央是壹個圓形的大理石，叫做“天心石”。從中心向外，有三層臺面，每層都鋪有九圈扇形石板。上面的1圈是九，第二個18，第三個27 …以此類推，第九個圈是81。站在天心石上，即使說話聲音很低，也很響亮，仿佛有億萬人在回應。皇帝視此為天下百姓對朝廷的回報和響應。其實這是因為壇面光滑，聲波能迅速向四面八方傳播，打在周圍的石柵欄上，反射回來，與原聲融合，音量倍增。
球球祭壇的附屬建築包括帝國拱頂及其配件、神聖拱頂、神聖廚房、祭祀平臺和三個拱頂(祭祀拱頂、樂器拱頂和布朗推薦拱頂)。帝國穹頂位於球球祭壇的北面。這是存放祭品的地方。正殿是圓形的，象征著天空。廳內彩畫金漆金粉鍍金，氣勢恢宏，在當時的建築中獨樹壹幟。皇穹宇建於明嘉靖九年(1530)，原名太廟。嘉靖十七年(1538)，改名禦金庫。原為雙檐金字塔形屋頂建築，清乾隆十七年(1752)重修，改為單檐金字塔形屋頂，鎏金頂青瓦。東西向寺廟各有5座，分別用來存放聖山的神牌。正殿及東、西墻由光滑的圓形圍墻環繞，高3.72米，厚0.9米，直徑61.5米，周長193.2米，稱為回音壁。如果兩個人分別站在東西兩端的墻上，壹個人對著墻說話，聲音會繼續沿著墻折射，到達100米的另壹端。聲音再小，對方也能聽清楚。在皇家穹頂和圍墻南面的玻璃門之間有壹條石頭隧道。禦殿南階前，自北向南有第壹、二、三塊石板，稱為三音石，即回音石。當妳站在靠近露臺的第壹塊石板上時，妳能聽到壹個回聲，當妳站在第二塊石板上時，妳能聽到兩個回聲，當妳站在第三塊石板上時，妳能聽到三個回聲。這是因為三塊石板位於圍欄的中央，所以無論站在哪壹塊上，都能聽到壹次回聲；還有，因為聲波從柵欄折射的距離不同，會聽到不同時間的回聲。
中軸線上的三個主要建築是壇、黃壇和壇。連接這三座主體建築的道路是壹條長360米、寬近30米的大道，因隧道與大道之間有立體交叉而被稱為“單筆橋”，也被稱為神道或海原大道。單筆橋南端高1米，由南向北逐漸升高至3米，象征此路與天宮相通，皇帝由南向北壹步步升天。橋面中間是神道，左邊是禦道，右邊是國王道。皇帝走皇道，群臣走王道，神仙走神道。祭天用的牛、羊、豬、鹿等牲畜，由西向東穿過橋下的祭祀道，送往祭祀亭宰殺。
除了天壇的主體建築，還有大面積的綠地。天壇有1萬多棵松柏，其中樹齡在300-600年以上的約有2600棵。相傳1420年前栽種的柏樹，高10米，胸徑1.2米。樹幹表面的凹凸花紋如龍繞柱。
現在，天壇仍然是中國的標誌性建築之壹。它以嚴謹的建築布局、奇特的建築結構和宏偉的建築裝飾而聞名於世。2003年，奧運會會徽揭幕儀式在這裏舉行。