作為儒家禮制建築的祭祀性壇廟，與一般佛寺、道觀等宗教建築的最大區別之一是，祭祀是需要奉獻犧牲的，而在古代中國人看來，神靈與人一樣是肉食者，需要為神靈準備豐盛的「血食」。同時，祭祀是一個隆重的禮儀過程，需要祭祀者齋戒沐浴、更需要在儀式過程中的音樂烘托。這一切需求構成了天壇建築群中的附屬建築的功能性作用，包括皇乾殿、神廚、齋宮、神樂署等。
皇乾殿
在祈穀壇與祈年殿的內牆之北有一個小院，院中有一座單簷青瓦廡殿頂五開間的大殿，名為皇乾殿。殿前有一個相當於三開間的月台，月台及大殿基座上回繞有白石欄板，月台南向有三個踏階，東西兩側各有一個踏階。正南的三個踏階，正與祈穀壇牆北側的三個磚築青瓦頂門相對應。皇乾殿與祈年殿的關係略近似於圜丘壇與皇穹宇之間的關係，因而其作用也有類似之處，皇穹宇是存放圜丘壇祭天之昊天上帝牌位的地方，而皇乾殿則是存放祈年殿進行祭祀禮儀的禮樂器物的地方。
神廚、神庫與宰牲亭
在祈年殿牆之東，通過一個連廊，可以到達為祈穀壇與祈年殿的祭祀大典準備祭品的神廚、神庫與宰牲亭。不同於佛教信仰中不殺生的理念，在儒家壇廟建築中，所貫穿的是儒家禮制的規範。儒家禮制規範中，對於祭祀的對象，無論是其先祖，還是天地神明，都是要血祭的，即要讓冥冥中的神靈，有如在人世一樣，有庖廚酒肉的美食。因而，每在祭祀之前，為神靈準備一頓美味佳餚，就是必不可少的環節之一。而以孔夫子「君子遠庖廚」的古訓，那些能夠見到血腥的神廚與神庫，特別是宰牲亭，無疑要設置得離聖潔的祭祀中心要有一點距離。同樣的附屬建築配置也出現在位於天壇南部的圜丘壇附近。在圜丘壇牆以東，也有兩個小院，同樣布置了神廚、神庫與宰牲亭。這裏被稱作南神廚。南神廚是一座五開間懸山式屋頂的建築，其前有一座六角亭，這是一座綠琉璃瓦盝頂式井亭建築，其下之井被稱為甘泉井。院門之外有一條走牲道，在祭祀時，這條小道上覆蓋有專門用於運送祭品的臨時性的走牲棚。走牲道與圜丘壇東牆正中的門相接。所運祭品進入門後，要向南繞到內牆的南門處，然後，從這裏進入內牆，再呈送至壇台上。由此也可以略窺出這一祭祀大典進行時的嚴肅與莊重。
齋宮
按照儒家禮制，大型祭祀禮儀之前要有一個齋戒準備的過程。天壇齋宮就是明清兩代帝王舉行祭天大典之前齋戒的地方。它位於由祈年殿至圜丘壇之建築中軸線的西側，緊貼天壇內垣西壁，在祈穀壇的西南側及圜丘壇的西北側，大致位於兩者之間居中的距離，並有一條甬道與連接祈年殿與圜丘壇的丹陛橋相接。這很可能是為了方便帝王在祭祀時到達這兩處祭祀地點行走的距離相當。齋宮內的建築物主要有正殿、寢殿、鐘樓、值守房和巡守步廊等建築物，其中正殿是採用磚築無樑殿形式。殿為五開間綠瓦廡殿頂，其外有兩重宮牆與兩道御溝所圍護。這座磚築無樑殿是明代永樂十八年（1420年）建造，殿內用磚築拱券，並在殿內正面懸有乾隆皇帝手書的「欽若昊天」牌匾。殿前有白石台基與月台，並繞以白石欄板及望柱、螭首等裝飾構件，雖然建築及院落不是很大，仍顯得凝重高貴。殿前月台北端有一座綠瓦攢尖頂的銅人亭，是在天子齋戒時放置齋戒銅人的地方。一般的攢尖屋頂，是不會用吻獸的，而這座小亭卻在四條戧脊的上端用了四個吻獸，中央拱衞着一顆寶珠，透出天子之居的至高威嚴。殿前月台還有一座敬時亭。在齋宮內外重宮牆之間東北角位置有鐘樓一座。鐘樓為兩層，下簷用磚築拱券，門洞四達，上簷為木構綠瓦歇山式屋頂，內懸有明代所鑄大鐘。鐘樓的功能是天子前往圜丘壇或祈年殿時，通過鳴鐘來傳達天子行進的資訊，並為大典提供了一個音響的前奏。另外，皇帝進出齋宮，還要通過鐘聲來迎送，以增加帝王祭祀禮儀的莊嚴與隆重感。
神樂署與犧牲所
神樂署，初名神樂觀，這是一組坐西朝東的建築群，位於天壇外垣牆西牆內側，西天門以南的位置。清乾隆八年（1743年）改名為神樂所，乾隆十九年（1754年）又改名為神樂署。正殿為凝禧殿，是一座五開間大殿，殿前有月台，月台前出三個踏階，各為六級。其後顯佑殿為七開間，殿前左右設配殿各三間。顯佑殿之後是一個存放祭祀用的袍服的庫房，共有23間，庫房與兩側配殿及廡房相連而形成一個周回為廊院縱深為三進的格局。其前設署門及影壁。兩側廡房中有一些教習祭祀時的禮儀音樂和舞蹈的房間。有趣的是，在這樣一個最高等級的儒家祭祀禮儀準備的莊重場所，明代時卻讓道士們居住，這也是其初名為神樂觀的原因之一。直到清代乾隆年間，才逐出道士，而更名為神樂所，及後來的神樂署。在距離神樂署南牆不遠處，有一座坐北朝南的院落是犧牲所。犧牲所大門為三間，正房十一間，中央三間為供奉犧牲神的地方，其餘有牧夫房、牛房、羊房、鹿房、兔房、內庫房、泡料房、磨房等若干間；在犧牲所圍垣外的西北隅有一座鐘樓。其功能也應該是在舉行祭祀禮儀時用於傳達某種資訊。
具服台
西天門所對應的甬道，也是人們登臨天壇必經的路徑。這條甬道與丹陛橋相交的位置，是皇帝祭祀大典前作準備的具服台。具服台三面有雕石欄杆，是皇帝祭祀時漱洗更衣的地方。每年在祈年殿舉行祭祀時，先在此台上支搭圓形幄帳，稱為「幄次」，通稱「小金殿」，是個可活動的建築。皇帝由齋宮到祈年殿行禮，先到這「小金殿」中更換禮服。
