位于天壇。是放置皇天上帝和皇帝上八代0的牌位的地方。

皇穹宇建于明嘉靖九年(1530年)。初為重檐圓形建筑，名“泰神殿”。是圜丘壇的正殿。用于平日供奉祀天大典所供神版的殿宇。嘉靖十七年(1538年)改名為“皇穹宇”。清乾隆十七年(1752年)改建為今式。皇穹宇殿高19.5米，直徑15.6米，木拱結(jié)構(gòu)，檐柱、金柱俱8根，南向開(kāi)戶(hù)，菱花格隔扇門(mén)窗，藍(lán)琉璃檻墻，東西北三面封以磚俱干擺到頂。殿內(nèi)穹窿圓頂，正中貼金盤(pán)龍?jiān)寰?，貼金雙龍?zhí)旎?，金柱貼金纏枝蓮，內(nèi)外施金龍和璽彩畫(huà)。殿內(nèi)正中有前圓后翹角石須彌座，座高1.51米，徑2.53米。嚴(yán)謹(jǐn)、精致，上覆藍(lán)瓦金頂，精巧而莊重。殿內(nèi)開(kāi)花藻井為青綠基調(diào)的金龍?jiān)寰行臑榇蠼饒F(tuán)龍圖案，是古代建筑杰作。周?chē)膰鷫Τ蕡A形，起到傳音的作用，因此也叫回音壁。

皇穹宇位于圜丘壇以北，是供奉圜丘壇祭祀神位的場(chǎng)所，存放祭祀神牌的處所。現(xiàn)為鎏金寶頂單檐藍(lán)瓦圓攢尖頂?；蜀酚畲u木結(jié)構(gòu)，殿內(nèi)沒(méi)有橫梁，全靠8根檐柱、8根金柱和眾多的斗拱支托屋頂，巧妙地運(yùn)用了力學(xué)原理。三層天花藻井，層層收進(jìn)，極有特色，為古建筑中少有。殿檐覆蓋藍(lán)色琉璃瓦，檐頂有鎦金寶頂，殿墻是正圓形磨磚對(duì)縫的磚墻，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，就像一把金頂?shù)乃{(lán)寶石巨傘?；蜀酚钭笥矣衅顑勺骈煾魑彘g，結(jié)構(gòu)為單檐歇山頂，正殿外就是著名的回音壁、三音石和對(duì)話(huà)石。

皇穹宇圍垣具有傳聲功效，俗稱(chēng)回音壁，歷史上皇穹宇圍垣的傳聲功效頗使人迷惑，長(zhǎng)期以來(lái)人們無(wú)法科學(xué)地解釋這一現(xiàn)象。1953年，湯定元教授對(duì)皇穹宇建筑的聲學(xué)效果進(jìn)行了測(cè)試，認(rèn)為皇穹宇圍垣周密，表面光潔，使聲波不被墻體吸納，進(jìn)而發(fā)生了反射，于是產(chǎn)生了回音，形成了獨(dú)特的聲學(xué)現(xiàn)象。這是歷史上第一次對(duì)天壇諸建筑的回聲現(xiàn)象進(jìn)行的科學(xué)解釋。