1530年5月，四郊壇興工。十一月定北郊之壇名為地壇，此後方澤、地壇兩名並存，祝文稱方澤，公務稱地壇。1531年的4月，方澤壇工成。壇正中鋪縱橫各六條黃琉璃磚道，皇祇室以及方澤壇圍牆覆綠琉璃瓦。
清初沿襲明朝地壇舊製，連同地壇以及各建築的名稱都未改動。至1749年，地壇因年久損毀嚴重，為此進行了大規模的修繕和改建。乾隆認為皇祇室綠瓦和方澤壇麵黃琉璃麵磚“於義無取”，於是依據《周禮》和《考工記》等經典，將皇祇室以及方澤壇圍牆綠琉璃瓦頂改為黃瓦、方澤壇麵黃琉璃磚改為白色石塊。
這次改建十分成功，使兩座主體建築的禮製意義更加明確。改建工程至乾隆十七年，也就是1752年的時候竣工，所形成的形製被後世完整地保存了下來。
改建後的地壇占地麵積43萬平方米，布局以北向為上，由兩重正方形壇牆環繞，分成內、外壇。內壇牆四麵辟門，外壇牆僅西麵辟門。外壇門至安定門外大街之間是一條壇街，街西端有三間四柱七樓木牌樓一座，是進入地壇的前導和標誌。
內壇中軸線略偏於東部。主要建築有三組，方澤壇和皇祇室在中軸線上，方澤壇西側有神庫和宰牲亭，西北有齋宮、鍾樓、神馬圈等附屬建築。地壇建築的內簷枋心彩畫為雙鳳和璽彩畫。建築周圍植滿柏樹，烘托出莊嚴肅穆的氣氛。
方澤壇是地壇的主體建築，是皇家盛大的祭祀禮儀之所，俗稱拜台。平麵為正方形，以水渠環繞象征“澤中方丘”，正方形平麵象征“天圓地方”。座北南朝的布局和按六八陰數鋪成的墁石象征“地為陰”，黃琉璃磚象征“地謂之黃”。
皇祇室位於方澤壇南側，北向五開間。有圍牆，北向一門，圍牆和門樓覆黃琉璃瓦。殿內供奉皇地祇神位。殿內彩畫是清乾隆原貌，為雙鳳和璽彩畫。
整個明清兩朝，曆代皇帝多次修建祭地聖壇，皇帝在每年夏至率領皇室貴族和文武百官前往舉行祭地大典，以祈求國泰民安、風調雨順。在各種祭祀地神的活動中形成了一套具有我國傳統特色的祭地禮儀。
整個祭地儀式分為九個儀程，即迎神、奠玉帛、進組、初獻、亞獻、終獻、撤撰、送神和望瘞等。在進行儀程中演奏不同的樂章。跳文、武“八佾”舞，是一種由64人組成的古代天子專用的舞蹈。清乾隆皇帝曾額定地壇設文、武、樂舞生480人，執事生90人，可見當時樂舞隊伍之龐大。
每進行一項儀程，皇帝都要分別向正位、各配位、各從位行三跪九叩禮，從迎神至送神要下跪70多次、叩頭200多下，曆時兩小時之久。
如此大的活動量對帝王來說是個很大的負擔，所以皇帝到年邁體衰時，一般不會親自致祭，而派遣親王或皇子代為行禮。如清代康熙皇帝在位61年，前40年中親到地壇致祭26次，而後21年則全部由親王、皇子代祭。
祭地現場的紀律要求極為嚴格，皇帝諭旨，令陪祭官員，必須虔誠整肅，不許遲到早退，不許咳嗽吐痰，不許走動喧嘩，不許閑人偷覷，不許紊亂次序。否則，無論何人，一律嚴懲。
據史料記載，清嘉慶二十四年五月二十四日，因恭修皇祇室內乾隆皇帝之神座，而派遣成親王代行祭告禮。由於成親王向列聖配位行“終獻”禮時，亂了先東後西之次序，事後被革職，退居宅邸閉門思過，並罰扣半俸10年，照郡王俸祿。此例可見君王對祭地禮儀之嚴肅認真。
祭祀結束後，按製度規定要向有關官員分賜食肉，叫“頒胙”。祭前，由太常寺負責登記造冊，並發給胙單，至各衙門。
祭畢，各衙門持單各自到祭所領取。據記載宗人府、內閣各10斤，六部、理藩院、都察院、通政使司、大理寺、樂部、京畿各7斤，太常寺蠻儀衛、詹事府、順天府、太仆寺、光祿寺、鴻臚寺、六科五城各5斤，翰林院、起居注、國子監、太醫院、欽天監、中書科各4斤。
明清帝王承襲《周禮》之製，每逢陰曆“夏至”淩晨，皇帝親詣此台條招“皇地抵”、“五嶽”、“五鎮”、“四海”、“四瀆”、“五陵山”及本朝“先帝”之神位，曰“大祀方澤”。
每逢國有大事，如皇上登極、大婚、冊封帝後、大戰獲勝、宮廷壇廟以及殿宇修繕的開工竣工等，皇帝派親王到此代行“祭告”禮，禮儀比“大祀”稍簡。