天壇是包括祈年殿、皇穹宇與圜丘壇在內的整個天壇建築群的總稱謂，而自古以來專門用於祭天的壇，卻一直沿用着它固有的名稱──圜丘壇。圜丘壇的附屬建築包括皇穹宇及回音壁。

圜丘壇

圜丘壇是乾隆年間的遺物，這是一座圓形的三層壇台，在東西南北四個正方向上出踏階，每層每面踏部均為九級。圜丘壇各層壇台是典型的須彌座式造型，通過圭角及下枋、上枋、下梟、上梟，與束腰的組合，束腰上有精美的雕刻。在上枋的標高上，對應於欄杆望柱，設有排水用的螭首。上枋上即是地栿，及其上的石造欄杆。圜丘壇欄杆與清代宮殿建築台基欄杆一樣，由望柱和欄板組成。欄板上雕出尋杖（禪杖）和淨瓶的式樣，以留出空當。壇外用兩層牆，內為圓形，周長106.4丈（340.48米），高5.9尺（1.89米）；外為方形，周長210.1丈（672.32米），高8.6尺（2.75米）。牆皆在東、南、西、北四個正方位上設石築門。門的式樣略近欞星門，並用了六柱三門的形式。在牆之外的東南方位，設有燔柴爐，用來焚燒祭獻給蒼天的祭品，燔柴爐為圓形，其外壁是用綠色琉璃瓦砌成。在祭祀時，一般是先用松枝等燔燒一刳淨牛犢，通過其散播的香氣來迎接昊天上帝之神的降臨。在結束典儀之後，還要將壇台之上的神案上所陳設之供品恭送至燔柴爐中加以焚燒，焚燒的過程也是一個祭祀環節，人們相信經過焚燒而化為煙塵的這些祭品可以上達天庭。因此，在這過程中，皇帝需要恭立一旁來觀看整個焚化過程，稱為「望燎」。除了燔柴爐之外，在圜丘壇牆內外還有瘞坎、燎爐、望燈等，燈杆上會懸掛燈籠，為黎明前的祭天禮儀提供照明，燎爐則是用來將祭天過程中所用的儀式器具，如「祝板」、「祝帛」等最終焚燒，以完成祭天的禮儀過程，這些都是按照祭祀禮儀的需求設置，恰好體現出了圜丘壇的祭祀功能。

皇穹宇

皇穹宇是圜丘壇的附屬建築，位於成貞門以南，圜丘壇以北，因其功能是存放皇帝祭天時所供奉的昊天上帝牌位，這裏的一切都是按照「天」的象徵意義來設計。皇穹宇是一座圓形的殿堂，坐落在一個圓形的台基之上，並用圓形的牆垣環繞，用象徵天的數字「三」來設置這座院落的門樓，而門樓本身又用了圓形的拱券式門洞。而「圓」正是古代中國文化中「天」的象徵。明初天地合祀沒有皇穹宇，也沒有圜丘壇，天壇內的主要建築是大祀殿。嘉靖年間天地分祀始建圜丘壇和泰神殿（皇穹宇的前身），大祀殿撤除之年，更名為「皇穹宇」，後又改稱「神御版殿」。現存皇穹宇是一座單簷攢尖鎏金寶頂的建築物，其建築物的通高為19.20米，直徑為15.60米。這裏的直徑是以基座計算的，與明代及清初的皇穹宇建築的直徑約為13.95米的情況基本吻合。清代皇穹宇神座上的木龕中供奉的是用滿文與漢文書寫的「昊天上帝」牌位。明代時殿內還應配祀太祖朱元璋的牌位。

回音壁

對於一般的中國人來說，明清北京天壇建築群中印象最深的應該是環繞皇穹宇而建的回音壁。然而，回音壁這個名稱顯然不是明清時的古名。其真實的名稱應該是皇穹宇的圓形圍垣。根據史料中的記載，這座圓形圍垣的長度為周56.68丈（181.38米），高1.8丈（5.76米），然而，根據現代的實際測量，其圍垣僅高1.16丈（3.72米），厚0.281丈（0.9米），而其直徑為19.22丈（61.5米），周長60.38丈（193.2米）。因而，若不是古人的記載有誤，那麼，就有可能是上文中記載的是改建前的尺寸，而在後來的改建與修繕中，尺寸有所變化。據說，現存皇穹宇圍垣是乾隆十七年（1752年），清工部請工匠用澄泥磚重新砌築的，由於是傳統建築牆體中磨磚對縫的施工方法，其圍垣的內壁十分光潔平整，因而形成了很好的聲反射體，而圓形牆壁又有着均勻而相同的曲率，所以，使聲音能夠沿着牆壁內側連續反射，因而，即使位於圍垣內東西兩端的人輕聲低語，也能清晰地交談，造成了妙趣橫生的效果。