在中國，祭天儀式起源于周朝，自漢代以來，歷朝歷代的帝王都對此極為重視。
    明永樂以后，每年冬至、正月上辛日和孟夏（夏季的首月），帝王們都要來天壇舉行祭天和祈谷的儀式。如果遇上少雨的年份，還會在圜丘壇進行祈雨。在祭祀前，通常需要齋戒。祭祀時，除了獻上供品，皇帝也要率領文武百官朝拜禱告，以祈求上蒼的垂憐施恩。皇天上帝祭天所獻上的貢品，在經過隆重繁復的儀式后，通過“燔柴爐”、“燎爐”焚化敬天。 　　據史料記載，明清兩朝每年冬至日的圜丘祭天，是古代郊祀最主要的形式之一，禮儀極其隆重與繁復。
祭天前準備
　　每當祭日來臨之前，必須進行大量的準備工作，不管耗費多少人力物力，亦在所不惜。如：對天壇內各種建筑及其設施，進行全面的大修葺。修整從紫禁城至天壇皇帝祭天經過的各條街道，使之面貌一新。祭前五日，派親王到犧牲所察看為祭天時屠宰而準備的牲畜。前三日皇帝開始齋戒。前二日書寫好祝版上的祝文。前一日宰好牲畜，制作好祭品，整理神庫祭器；皇帝閱祝版，至皇穹宇上香，到圜丘壇看神位，去神庫視邊豆、神廚視牲，然后回到齋宮齋戒。祀日前夜，由太常寺卿率部下安排好神牌位、供器、祭品；樂部就緒樂隊陳設；最后由禮部侍郎進行全面檢查。
祭位設置
　　圜丘壇專門用于祭天，臺上不建房屋，對空而祭，稱為"露祭"。祭天陳設講究，祭品豐富，規矩嚴明。在圜丘壇共設七組神位，每組神位都用天青緞子搭成臨時的神幄。上層圓心石北側正面設主位--皇天上帝神牌位，其神幄呈多邊圓錐形。第二層壇面的東西兩側為從位--日月星辰和云雨風雷牌位，神幄為長方形；神位前擺列著玉、帛以及整牛、整羊、整豕和酒、果、菜肴等大量供品。單是盛放祭品的器皿和所用的各種禮器，就多達七百余件。上層圓心石南側設祝案，皇帝的拜位設于上、中兩層平臺的正南方。圜丘壇正南臺階下東西兩側，陳設著編磬、編鐘、鎛鐘等十六種，六十多件樂器組成的中和韶樂，排列整齊，肅穆壯觀。祭天時辰：為日出前七刻，時辰一到，齋宮鳴太和鐘，皇帝起駕至圜丘壇，鐘聲止，鼓樂聲起，大典正式開始。此時，圜丘壇東南燔牛犢，西南懸天燈，煙云縹緲，燭影劇院搖紅，給人以一種非常神秘的感覺。
祭典程序
　　①迎帝神：皇帝從昭享門（南門）外東南側具服臺更換祭服后，便從左門進入圜丘壇，至中層平臺拜位。此時燔柴爐，迎帝神，樂奏"始平之章"。皇帝至上層皇天上帝神牌主位前跪拜，上香，然后到列祖列宗配位前上香，叩拜。回拜位，對諸神行三跪九拜禮。 　　
    ②奠玉帛：皇帝到主位、配位前奠玉帛，樂奏“景平之章”，回拜位。 　　
    ③進俎：皇帝到主位、配位前進俎，樂奏“咸平之章”，回拜位。 　　
    ④行初獻禮：皇帝到主位前跪獻爵，回拜位，樂奏“奉平之章”，舞"干戚之舞"。然后司祝跪讀祝文，樂暫止。讀畢樂起，皇帝行三跪九拜禮，并到配位前獻爵。 　　
    ⑤行亞獻禮：皇帝為諸神位獻爵，奏“嘉平之章”，舞“羽龠之舞”。回拜位。 　　
    ⑥行終獻禮：皇帝為諸神位依次獻爵，奏"永平之章"舞"羽龠之舞"。光祿寺卿奉福胙，進至上帝位前拱舉。皇帝至飲福受祚拜位，跪受福、受祚、三拜、回拜位，行三跪九拜禮。 　　
    ⑦撤饌：奏“熙平之章”。 　　
    ⑧送帝神：皇帝行三跪九拜禮，奏“清平之章”。祭品送燎爐焚燒，皇帝至望燎位，奏“太平之章”。 　　
    ⑨望燎：皇帝觀看焚燒祭品，奏“佑平之章”，起駕返宮，大典結束。
祭天戒律
　　祭天大典，是封建皇帝展現"君權神授"思想，顯示“天子"神圣權威所玩弄的一種把戲。為了達到其宣揚神權以維護皇權的目的，要求輸祭天事條的人員，不得有任何差錯，否則要予嚴懲。如在《大清律》中明文規定："每逢祭祀，于陳祭器之后，即令御史會同太常寺官遍行巡查，凡陪祀執事各官，如有在壇廟內涕唾、咳嗽、談笑、喧嘩者，無論宗室、覺羅、大臣、官員，即指名題參。”因此，凡隨祭人員無一不是誠惶誠恐，膽戰心驚的。如乾隆四十七年四月初六，他到圜丘壇舉行常雩禮求甘雨，有三件事使他不滿而懲辦了一些官員。對雩壇祝版上的文字寫得不夠工整而不滿。對具服臺更衣幄次所設的坐褥不夠整齊而不滿。對按規定應懸掛三盞天燈而少懸了一盞而不滿。對此三件小事，乾隆大發雷霆，下令查辦。結果，工部尚書羅源漢、右侍郎諾穆親、禮部尚書德保、侍郎德明等人，均被革職。尤其工部侍郎徐績受處分最重，革職后被發配新疆。同時，有關官員也被“查明革職，發往伊犁效力贖罪”。