明永乐十八年，即公元一四二零年，天坛与紫禁城同期落成，位于北京外城南部，初名天地坛，合祭天地。坛域总面积约二百七十三公顷，是紫禁城面积的近四倍，以广袤的空间象征天道的无垠。嘉靖九年，即公元一五三零年，明世宗朱厚熜依据古礼“分祀天地”的主张，在天地坛南端增筑圜丘坛专门用于冬至祭天典礼，并于一五三四年将天地坛正式更名为天坛。与此同时在北京城另辟地坛于北郊、日坛于东郊、月坛于西郊，形成以天坛为首的四方祭祀体系，将整座京城转化为一个方位完备的宇宙模型。清乾隆十四年至十六年间，即公元一七四九年至一七五一年，高宗弘历对天坛进行了一次全面的改建与扩修。其中最重要的变化是将祈年殿屋顶由原来的蓝黄绿三色琉璃瓦统一更换为纯蓝色琉璃瓦，以蓝色象征苍穹，强化了建筑本身与天空之间浑然一体的视觉效果。
祈年殿坐落于三层圆形汉白玉须弥座之上，为三重檐攒尖顶圆形木构建筑，通高约三十八米，底部直径约三十六米。整座建筑不用一根铁钉，全凭榫卯衔接与斗栱层叠承托屋顶的巨大荷载。殿内二十八根大柱分为三圈承重：最内圈四根通天龙井柱，直径达一点一七米，漆以沥粉贴金的蟠龙纹饰，象征春夏秋冬四季。中圈十二根金柱对应一年十二个月份；外圈十二根檐柱对应一日十二个时辰。四加十二加十二恰合二十八之数，暗合天文学中的二十八星宿。中圈与外圈合计二十四根又对应二十四节气。如此一来，每一根柱子都被赋予了精确的时间含义，使祈年殿从一座建筑实体转化为一个以木柱丈量时间的三维立体模型。一八八九年八月，祈年殿遭雷击起火焚毁，清廷痛惜之余耗费巨资按乾隆朝原貌重建，历时数年方才完工，即今日游人所见之建筑。
天坛的建筑群沿南北轴线依次布局。最南端为圜丘坛，中部为皇穹宇，北端为祈年殿，三组建筑由一条长三百六十米、宽约三十米的砖砌甬道即丹陛桥连为一体。丹陛桥由南向北地势逐渐升高，行走其上如从人间缓缓步入天庭。圜丘坛为三层露天圆形石台，坛面铺设的石板、台阶踏步、四周栏板的数目均取九或九的倍数，因九为阳数之极，是天道至高无上的数理象征。中心一块圆形石板名为天心石，又称太阳石。人立其上轻声诵读，声波经四面环形石栏反射后汇聚于中心形成强烈的回响共鸣效应，古人视此为天人感应的真切验证。皇穹宇外围的回音壁同样利用光滑弧形墙面的声学特性，能将一端的低语沿墙面传送至对面，令人在物理现象中感受到天地相通的暗示。
冬至日凌晨，皇帝率文武百官从紫禁城出发，经正阳门外御道向南行至天坛。提前三日必须斋戒沐浴，不食荤腥、不理刑名、不近女色、不作音乐，以绝对的身心洁净表示对上天的至诚恭敬。祭天大典在圜丘坛举行，皇帝身着蓝色祭服面北而立，先向昊天上帝牌位行三跪九叩大礼，再依次向日月星辰、风雨雷电诸神位进献玉帛牺牲，祈求来年风调雨顺、五谷丰登。整套仪式由太常寺精心编排，每一个跪拜的角度、每一次进退的步数都有严格规定，任何细微的差错都被视为对上天的不敬，预示来年国运不祥。这场仪式的本质是将皇帝同时塑造为政治统治者与宗教祭司的双重身份，天坛因此成为连接世俗政权与超越性权威的制度性空间枢纽。
外坛墙的形制本身就是一重宇宙象征：北端呈半圆形代表天，南端呈方形代表地，整体合为“天圆地方”的传统宇宙图式。坛域内广植古柏，现存古柏达三千六百余株，树龄多在五百年以上，行走其间苍翠蔽日，为祭祀空间营造出肃穆幽深的氛围。一九一八年天坛正式辟为公园，结束了近五百年的皇家禁地身份，向北京市民开放。一九九八年以“北京皇家祭坛”之名列入UNESCO世界遗产名录。
天坛之所以能超越一般宗教建筑的范畴而具有文明史意义上的深远价值，这正是因为它将天文历法的精密知识、儒家礼制的伦理秩序与建筑空间的感官体验编织成一个不可分割的完整系统。祈年殿的二十八根柱子不是装饰构件，而是凝固的时间坐标；圜丘坛的九重石板不是数字游戏，而是对天道规律的庄严敬畏。它以最朴素的圆形几何，承载着一个农耕文明对天地运行秩序最虔诚的体认与祈愿
