皇穹宇院落位於圜丘壇外壝北側，坐北朝南，圓形圍牆，南面設三座琉璃門，主要建築有皇穹宇和東西配殿，是供奉圜丘壇祭祀神位的場所。皇穹宇由環轉16根柱子支撐，外層八根簷柱，中間八根金柱，兩層柱子上設共同的溜金斗拱，以支撐拱上的天花和藻井，殿內滿是龍鳳和璽彩畫，天花圖案為貼金二龍戲珠，藻井為金龍藻井。皇穹宇殿內的斗拱和藻井跨度在中國古建中是獨一無二的。皇穹宇配殿，歇山殿頂，藍琉璃瓦屋面，正面出臺階六級，飾旋子彩畫，造型精巧。東殿殿內供奉大明之神（太陽）、北斗七星、金木水火土五星、周天星辰等神版，西殿則是夜明之神（月）、雲雨風雷諸神神牌供奉處。皇穹宇殿前甬路從北面數，前三塊石板即為“三音石”。當站在第一塊石板上擊一下掌，只能聽見一聲迴音；當站在第二塊石板上擊一下掌就可以聽見兩聲迴音；當站在第三塊石板上擊一下掌便聽到連續不斷的三聲迴音。這就是為什麼把這三塊石板稱為三音石的原因，也有人專門把第三塊石板稱為“三音石”。迴音壁皇穹宇院落周圍的圓形圍牆，牆高約3.72米，厚0.9米，牆身用山東臨清磚磨磚對縫，藍琉璃筒瓦頂，這就是著名的“迴音壁”。皇穹宇圓形院落的牆壁自然形成音波折射體，磨磚對縫的砌牆方式使牆體結構十分緊密，牆的表面直徑651米，圍牆高3.27米。當人們分別站在東西配殿的後面靠近牆壁輕聲講話，雖然雙方距離相距很遠，但是可以非常清楚地聽見對方講話的聲音。這是因為圓形十分光滑，對音波的折射。