天壇由圜丘、祈穀兩壇組成，用於皇帝祭天。在圜丘正北的皇穹宇，有“人間私語天聞若雷”的回音現象，而站在皇穹宇殿前的第18塊石頭上說話，則會聽到奇怪的對話聲。這是怎麼回事呢？
天壇始建於明永樂十八年（1420年），位於北京天橋大街以東，初名天地壇。
明嘉靖九年（1530年），因立四郊分祀之製，明廷又於北郊另建方澤祭地，此處專祭天祈穀，改名天壇。
天壇是我國現存最大的古代祭祀性建築群，占地約270萬平方米，它以建築布局嚴謹、結構奇特、裝飾新穎而聞名於世。
天壇有垣牆兩重，形成內外壇，壇牆南方北圓，象征天圓地方。
天壇的主要建築在內壇，在南是圜丘壇，在北是祈穀壇，兩壇同在一條南北軸線上，中間有牆相隔。
外壇牆東、南、北三麵原製無門，西牆上有兩座門：北為祈穀壇門，南為圜丘壇門。內壇牆共有6座門；祈穀壇有東、西、北三座天門（又稱磚門），圜丘壇有泰元、昭亨、廣利三門。兩壇之間的隔牆上有成貞、琉璃兩門。
圜丘壇內主要建築有圜丘壇、皇穹宇，祈穀壇內主要建築有祈年殿、皇乾殿、祈年門等，內壇西牆內有齋宮，外壇西牆內有神樂署。
天壇南部的圜丘壇建於明嘉靖九年（1530年），是冬至這天皇帝祭天的地方，故又稱祭天台、拜天台、祭台等。
圜丘壇圓形三層，所用石料數目都與“九”有關。上層直徑9丈，中層15丈，下層21丈，三層之和為45丈，不但是“九”的倍數，還含有“九五之尊”的意思。
上壇圓心是一塊圓形大理石，叫天心石，也叫“億兆景從石”。站在上麵說話，可感到強烈的共鳴。
壇外有矮圍牆兩重，內牆圓形，外牆方形，四麵各有一座漢白玉四柱三門欞星門。圜丘壇的附屬建築有皇穹宇及配廡、神庫、神廚、宰牲亭等。
圜丘壇正北麵是皇穹宇，這座殿宇專門收藏神牌，俗名寢宮。皇穹宇在明嘉靖九年（1531年）創建時，擬定為泰神殿，竣工落成後，又改為此名。它的門樓、牆頂、殿瓦、殿頂，在明朝全用綠色琉璃瓦裝飾。圍牆的牆身及宮門在左垛都抹飾青灰。
清乾隆十七年（1751年）重修時，殿頂又改為黃銅貼真金葉九層，門樓、殿瓦、牆頂全都換成藍色琉璃瓦，圍牆的牆身和宮門左右的垛牆則用藍色琉璃磚嵌砌。
皇穹宇的宮門是三座並列的殿脊式券門，四周圍牆為正圓形，表示天象。這種圓形圍牆叫扇麵牆，從遠處看，好像一個藍色發光的璃璃筒子。
這座圍牆可用來做傳聲遊戲，所以取名傳聲牆（俗稱回音壁）。隻要兩個人各在東西配殿後貼牆而立，麵向北麵，一人挨牆說話，一人把耳朵貼牆細聽，無論聲音多小，對方都可以聽得清，而且還可以自行調節音量。
但是，試驗時，必須嚴格按照要求進行。如果聽話的人把耳朵向南麵，隻能聽到細微的聲音；如果說話的人把嘴向南，則聲音全無。
皇穹宇的正殿是一座單簷圓形亭子式的殿房，好像一把金頂藍色琉璃傘，內供“皇天上帝”神牌，牌上刻金色滿漢文字。正殿外有東西配殿，即東廡和西廡。兩廡平麵為方形，內供清代各帝王及各配神木牌。
皇穹宇建築上的又一特點，是“人間私語天聞若雷”的回音現象，當人們站在殿前石陛下正中南道的第三塊石板上，敞開殿門，將全殿門窗緊閉，並使殿門到殿內正北神龕之間沒有任何障礙物，然後麵對殿門說話，就可以聽到兩聲、三聲非常洪亮的回音，聲音非常洪亮，站在殿外任何地方都可以聽到。這塊石板因此得名“三音石”。
一些封建文人說殿前有三塊“三才石”，即天石、地石、人石。人們必須站在人石上說話。為讓皇天上帝聽見，得打開殿門，說話聲的回響正是皇天上帝的回答。
其實，這也是一種回聲現象，和“傳聲牆”、“億兆景從”的道理一樣。站在第三塊石板上說話才能聽到回聲的原因是，第三聲石板位於回音壁的聲學中心，有著特殊的聲學位置，而其他石板沒有這種特殊聲學位置，自然也就聽不到回音了。
關於天壇的聲學現象，曾引起了眾多科學家的興趣和重視。建國初期，湯定元院士就率先對天壇聲學現象進行了研究，對回音壁、三音石、天心石聲學現象的形成機理提出了很有見地的假說。
他認為，回音壁現象是聲音從回音壁一端經連續多次在壁麵全反射傳遞到回音壁另一端；三音石現象是聲音從回音壁圓心發出，經壁麵反射聚回到圓心，可以聽到三次或更多次回聲，回聲呈遞減趨勢；天心石現象是聲音從天心石發出，經四周圍欄杆、圍牆、台麵反射聚到天心石，可以聽到一次回聲。
後來，在國家有關部門的配合和支持下，眾多教授學者，曆經三載，利用現代先進測試分析儀器，運用物理學、聲學原理，先後十餘次在不同季節和不同氣候條件下進行了現場測試，並對數百張波形圖進行了綜合分析和計算，證實了湯定元先生的假說，進一步完善了湯定元關於三音石和天心石回聲機理的假說。雍和宮旗杆“落淚”
在雍和宮喇嘛廟內，一共有四根清代的木製旗杆，其中有兩根豎立在昭泰門內左右的長方形石座上，高30多米；另外兩根高20餘米，馱負在兩隻石刻臥獅背上，豎立在雍和宮主殿露台下的東西兩側。
1937年7月7日，日寇發動“盧溝橋事變”。那是異常悶熱的一天。晚飯後，不知哪一位喇嘛突然驚呼起來：“旗杆落淚了！旗杆落淚了！”僧眾聞聲跑出來，隻見昭泰門右側的一根旗杆銅帽處不停地往下滴水，整根旗杆和長方形的石座已經變得濕淋淋的。
僧眾驚奇萬分，都不知到底是怎麼回事。有人認為此乃天降“聖水”，便麵對旗杆叩拜起來；有人找來器皿湊上前去接取“聖水”。
正在這時，不知誰說了一句：“日寇侵略我們祖國，連旗杆部傷心落淚了！”語出驚人，刹時間群情激憤，場麵十分悲壯。
“日寇侵略我們祖國，連雍和宮的旗杆都傷心地落淚了！”這消息像長了翅膀一樣在北平的各個角落被傳得沸沸揚揚，據一個喇嘛講，他當時還是個9歲的孩子，他親眼目睹了旗杆落淚這一奇景。那根旗杆整整落了兩天兩夜的“淚”，許多人都聞之動容。
後來，有人專門請教了有關專家及一些老喇嘛們，問他們農曆六月旗杆滴水會不會是因為返潮而造成的？亦或是雨水長期積存在旗杆內因高溫蒸發出來的？這些答案均被否定了。
解開雍和宮旗杆落淚怪異現象的是一位老喇嘛白玉貴，他說，這件事與他徒弟巴圖有關，當時巴圖隻有十四五歲，旗杆落淚一個月後的一天晚上，他突然來到師傅的房中，向師傅說出了實情。
原來，他趁其他喇嘛都在休息的時候，偷偷爬上旗杆，往銅帽裏灌滿了清水，水便順著銅帽的裂縫處慢慢地滴淌下來。此水既不是聖水，也不是淚水。
巴圖在給師傅說出真相後，不久突然不見了。聽人說，他偷偷離開寺院，參加了抗日隊伍，後來在一次戰鬥中犧牲了。