这是一座高大的圆形石台，高三层，象征“天”。祭天须露祭，台上不能造房子。台由青石砌成，石头的数目以“九”为基数。长度也以“九”计：石台上层坛面直径九丈，中层为十五丈，下层为二十一丈。坛面铺石，最中心是一块圆石，外铺九块扇形青石成环状，再外一圈共十八块。然后每扩一圈递增九块。中层与下层各砌九圈，三层共砌二十七圈，底层最外圈用石二百四十三块，总计用石三千四百另三块。每层石台各设四门，门前各有台阶九级。栏杆阑板也以九数递增：上层每面九块，四面三十六块；中层每面十八块，四面七十二块；下层每面二十七块，四面一百另八块。总共二百一十六块。圜丘上层中心圆石叫太极石，有“亿兆景从”之说，这是一个科学古迹：当你站在太极石上轻轻呼唤一声，立即从四面八方传来回声，好似众人齐鸣，一呼百应。古代帝王附会是皇天上帝在向凡间发“圣谕”。其实这种现象是声波被阻的回音，与在旷野深山及高大建筑旁呼喊时听到回声的道理一样，只是单回音和复回音的不同而已。这是圜丘的特殊地势所决定的，因为天坛南部的中心点，就是圜丘上的中心石。台很高，台下四周又有不同形状和高度的墙以及墙外的宫殿、林木等，使声浪回传，似有万众呼应之感。
圜丘外有两层矮墙，叫谴墙。外层方形，叫外谴；内层圆形，叫内谴。这个设计构思相当巧妙，意即变“自下而上”为“自外而内”。