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，南向開戶，菱花格隔扇門窗，藍琉璃檻墻，東西北三面封以磚俱干擺到頂。殿內(nèi)穹窿圓頂，正中貼金盤龍藻井，貼金雙龍?zhí)旎ǎ鹬N金纏枝蓮，內(nèi)外施金龍和璽彩畫。殿內(nèi)正中有前圓后翹角石須彌座，座高1.51米，徑2.53米。嚴謹、精致，上覆藍瓦金頂，精巧而莊重。殿內(nèi)開花藻井為青綠基調(diào)的金龍藻井，中心為大金團龍圖案，是古代建筑杰作。周圍的圍墻呈圓形，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所，存放祭祀神牌的處所。現(xiàn)為鎏金寶頂單檐藍瓦圓攢尖頂。皇穹宇磚木結(jié)構(gòu)，殿內(nèi)沒有橫梁，全靠8根檐柱、8根金柱和眾多的斗拱支托屋頂，巧妙地運用了力學(xué)原理。三層天花藻井，層層收進，極有特色，為古建筑中少有。殿檐覆蓋藍色琉璃瓦，檐頂有鎦金寶頂，殿墻是正圓形磨磚對縫的磚墻，遠遠望去，就像一把金頂?shù)乃{寶石巨傘。皇穹宇左右有偏殿兩座，面闊各五間，結(jié)構(gòu)為單檐歇山頂，正殿外就是著名的回音壁、三音石和對話石。

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