元代进行了重大改革，第一次用了天坛、地坛的名称，第一次规定天坛为三层四阶，第一次用砖石筑坛。元大都的天坛在丽正门外东南7里，现在祈年殿的位置。

明初建都南京，依古制在南郊建天坛，北郊建地坛。但是到了洪武十年（1377年），朱元璋突发奇想，认为自己是天子，天是父，地是母，父母岂能分居，于是创立了天地同坛合祭之制。坛名天地坛，坛上覆殿，名大祀殿。它的形象见于明正德年间《金陵古今图考》中，是一座每面7.8丈（约25米），面阔三间，呈“九宫”分隔的方形重檐大殿。明间3丈，阳数象天；次间2.4丈，阴数象地；总长7.8丈是阴阳合数。

永乐十八年（1420年）定都北京，一切规制仿照南京。毁去元大都天坛，在其址建大祀殿。它的形象见于《大明会典》中，不过屋顶变成单檐，可能是刻图时经过简化。这种天地合祭、阴阳合一的形制，以前没有，以后也没有，空前绝后。

地坛为什么向西偏约2°？

明嘉靖九年（1530年）对北京礼制建筑进行了大调整。在大祀殿以南新建天坛祭天；北郊新建地坛祭地。原来的大祀殿改为祈谷坛，同时兼祭祖先，至嘉靖十七年拆去，嘉靖二十年改建成为大享殿祈谷坛。这时的圜丘通体为蓝琉璃包砌，大享殿屋顶下檐绿色，中檐黄色，上檐蓝色。由于此殿当时也作为明堂祭祖祈谷，其礼制称为“大享”，故以为殿名。宋代明堂依古制为八窗八柱，间用青、黄、绿三色，明代大享殿三色屋顶即沿用宋制。清乾隆十四年又改造天坛，扩大了圜丘，规定了严格的阳数构造尺寸，台体全部改造为艾叶青石，汉白玉栏杆。乾隆十五至十八年将大享殿改名祈年殿，屋顶全部改为蓝色。从此定型成为今天“天坛”的标准形象。不过中间还有一个插曲，光绪十五年（1889年）祈年殿遭雷击，全部烧毁，次年修复，不过用料和工艺已不如乾隆时期，比例也有少许改变。

新建的地坛尺寸数字都用偶（阴）数。它的入口朝西，有一条“神路”通向安定门外大街，名广厚街。街口有一座三间牌楼，是北京城街口最大的牌楼，20世纪中期拆除，1990年在原址恢复。地坛和与它同时建造的日坛和月坛，它们的方向和明初各坛的不太一致，都有一个向西偏约2°的角度。这是因为嘉靖皇帝迷信道教，道教设坛以北斗星为准，也就是地、日、月坛都是以正北（北极星）定位，而早期各坛都是用罗盘（磁针）定位，这个偏角就是正北和磁北的夹角。