建于1530年 (明·嘉靖九年)，初称“泰神殿”，1538年(明·嘉靖十七年)拓地扩建，更名为“皇穹宇”，改为重檐攒尖顶圆形建筑，1752年 (清·乾隆十七年)改建为目前样式。皇穹宇是圜丘坛天库的正殿，用于在平日供奉祭天大典所祀皇天上帝及祖宗神位。皇穹宇殿台通高19.5米，直径15.6米。