Công trình này được xây dựng trong 1 năm (1806-1807) dưới thời vua Gia Long trên không gian hình chữ nhật rộng đến 10ha. Không gian khuôn viên đàn Nam Giao là Giao đàn, hướng về phía nam, gồm 3 tầng: tầng trên nhất là Viên đàn, hình tròn, tượng trưng cho Trời; hai tầng dưới là Phương đàn, hình vuông, tượng trưng cho Đất.
Kiến trúc đàn Nam Giao được xây dựng mô phỏng theo thuyết Tam tài “Thiên – Địa – Nhân” (trời – đất – người) được thể hiện trong mối quan hệ hài hòa, cân xứng và tương hỗ lẫn nhau. Bao bọc quanh khu đàn Nam Giao là hệ thống thành quách kiên cố. Bên trong và ngoài đàn tế luôn được trồng nhiều cây thông, cây cốc xanh ngắt tượng trưng cho “quân tử”, “binh lính”.
Lễ tế Nam Giao là một nghi lễ quan trọng bậc nhất dưới chế độ phong kiến nhằm khẳng định tính chính thống của một triều đại và đồng thời cũng là dịp khẳng định sức mạnh uy quyền tối cao nhất của “thiên tử”. Người đứng ra làm chủ lễ cho nghi thức Tế đàn Nam Giao chỉ duy có nhà vua, người được mệnh danh là “thiên tử”, ngoài ra không một ai khác có quyền.Đây cũn là nơi duy nhất của Việt Nam hiện nay còn lưu giữ khá nguyên vẹn Đàn Tế Xã Tắc hay Tế Trời Đất.
Ngày nay, như để tôn vinh và trân trọng những giá trị linh thiêng của đất nước, hằng nằm vào dịp đầu xuân, người dân cố đô Huế lại long trọng tái hiện nghi thức Tế đàn Nam Giao như để cầu mong sự hưng thịnh của quốc gia trong không khí tôn nghiêm, cầu cho xã tắc sơn hà bình an, người dân có cuộc sống ấm no, hạnh phúc, một năm mưa thuận gió hòa, mua may bán đắc.
Vào những ngày diễn ra lễ chính thức, những ai muốn vào dâng hương tế lễ phải chấp hành trang phục khi ăn mặc lịch sự, áo dài, khăn đóng tươm tất, chỉnh chu. Những ai khi về với đàn Nam Giao đều rất tự hào, thành kính thắp lên nén hương, trang nghiêm nguyện cầu những điều tốt đẹp nhất sẽ đến với gia đình và người thân của mình.
Với những giá trị về lịch sử và văn hóa, năm 1993, đàn Nam Giao nhà Nguyễn nằm trong danh mục 16 di tích được UNESCO công nhận là di sản văn hóa thế giới.
