天坛由圜丘、祈谷两坛组成，用于皇帝祭天。在圜丘正北的皇穹宇，有“人间私语天闻若雷”的回音现象，而站在皇穹宇殿前的第18块石头上说话，则会听到奇怪的对话声。这是怎么回事呢？
天坛始建于明永乐十八年（1420年），位于北京天桥大街以东，初名天地坛。
明嘉靖九年（1530年），因立四郊分祀之制，明廷又于北郊另建方泽祭地，此处专祭天祈谷，改名天坛。
天坛是我国现存最大的古代祭祀性建筑群，占地约270万平方米，它以建筑布局严谨、结构奇特、装饰新颖而闻名于世。
天坛有垣墙两重，形成内外坛，坛墙南方北圆，象征天圆地方。
天坛的主要建筑在内坛，在南是圜丘坛，在北是祈谷坛，两坛同在一条南北轴线上，中间有墙相隔。
外坛墙东、南、北三面原制无门，西墙上有两座门：北为祈谷坛门，南为圜丘坛门。内坛墙共有6座门；祈谷坛有东、西、北三座天门（又称砖门），圜丘坛有泰元、昭亨、广利三门。两坛之间的隔墙上有成贞、琉璃两门。
圜丘坛内主要建筑有圜丘坛、皇穹宇，祈谷坛内主要建筑有祈年殿、皇乾殿、祈年门等，内坛西墙内有斋宫，外坛西墙内有神乐署。
天坛南部的圜丘坛建于明嘉靖九年（1530年），是冬至这天皇帝祭天的地方，故又称祭天台、拜天台、祭台等。
圜丘坛圆形三层，所用石料数目都与“九”有关。上层直径9丈，中层15丈，下层21丈，三层之和为45丈，不但是“九”的倍数，还含有“九五之尊”的意思。
上坛圆心是一块圆形大理石，叫天心石，也叫“亿兆景从石”。站在上面说话，可感到强烈的共鸣。
坛外有矮围墙两重，内墙圆形，外墙方形，四面各有一座汉白玉四柱三门棂星门。圜丘坛的附属建筑有皇穹宇及配庑、神库、神厨、宰牲亭等。
圜丘坛正北面是皇穹宇，这座殿宇专门收藏神牌，俗名寝宫。皇穹宇在明嘉靖九年（1531年）创建时，拟定为泰神殿，竣工落成后，又改为此名。它的门楼、墙顶、殿瓦、殿顶，在明朝全用绿色琉璃瓦装饰。围墙的墙身及宫门在左垛都抹饰青灰。
清乾隆十七年（1751年）重修时，殿顶又改为黄铜贴真金叶九层，门楼、殿瓦、墙顶全都换成蓝色琉璃瓦，围墙的墙身和宫门左右的垛墙则用蓝色琉璃砖嵌砌。
皇穹宇的宫门是三座并列的殿脊式券门，四周围墙为正圆形，表示天象。这种圆形围墙叫扇面墙，从远处看，好像一个蓝色发光的璃璃筒子。
这座围墙可用来做传声游戏，所以取名传声墙（俗称回音壁）。只要两个人各在东西配殿后贴墙而立，面向北面，一人挨墙说话，一人把耳朵贴墙细听，无论声音多小，对方都可以听得清，而且还可以自行调节音量。
但是，试验时，必须严格按照要求进行。如果听话的人把耳朵向南面，只能听到细微的声音；如果说话的人把嘴向南，则声音全无。
皇穹宇的正殿是一座单檐圆形亭子式的殿房，好像一把金顶蓝色琉璃伞，内供“皇天上帝”神牌，牌上刻金色满汉文字。正殿外有东西配殿，即东庑和西庑。两庑平面为方形，内供清代各帝王及各配神木牌。
皇穹宇建筑上的又一特点，是“人间私语天闻若雷”的回音现象，当人们站在殿前石陛下正中南道的第三块石板上，敞开殿门，将全殿门窗紧闭，并使殿门到殿内正北神龛之间没有任何障碍物，然后面对殿门说话，就可以听到两声、三声非常洪亮的回音，声音非常洪亮，站在殿外任何地方都可以听到。这块石板因此得名“三音石”。
一些封建文人说殿前有三块“三才石”，即天石、地石、人石。人们必须站在人石上说话。为让皇天上帝听见，得打开殿门，说话声的回响正是皇天上帝的回答。
其实，这也是一种回声现象，和“传声墙”、“亿兆景从”的道理一样。站在第三块石板上说话才能听到回声的原因是，第三声石板位于回音壁的声学中心，有着特殊的声学位置，而其他石板没有这种特殊声学位置，自然也就听不到回音了。
关于天坛的声学现象，曾引起了众多科学家的兴趣和重视。建国初期，汤定元院士就率先对天坛声学现象进行了研究，对回音壁、三音石、天心石声学现象的形成机理提出了很有见地的假说。
他认为，回音壁现象是声音从回音壁一端经连续多次在壁面全反射传递到回音壁另一端；三音石现象是声音从回音壁圆心发出，经壁面反射聚回到圆心，可以听到三次或更多次回声，回声呈递减趋势；天心石现象是声音从天心石发出，经四周围栏杆、围墙、台面反射聚到天心石，可以听到一次回声。
后来，在国家有关部门的配合和支持下，众多教授学者，历经三载，利用现代先进测试分析仪器，运用物理学、声学原理，先后十余次在不同季节和不同气候条件下进行了现场测试，并对数百张波形图进行了综合分析和计算，证实了汤定元先生的假说，进一步完善了汤定元关于三音石和天心石回声机理的假说。
