明堂建在台基上，方300尺（88米），高294尺（86米），三层。明堂下层方形，双重屋檐，四面各用不同色彩，象征四季。中层八角，也是重檐，下檐八角，上层圆形。四正面每面三门，共十二门，象征一天的十二时辰。第三层圆形，有二十四根柱子，象征一年的二十四节气，上面覆盖着圆形重檐屋顶。中、上层均为圆顶，上层顶上立铁凤，高一丈（2.94米）。明堂总高可能达到50米。

以后又在明堂之北隋大业殿处建高五层的天堂，以供巨大的佛像。明堂、天堂是唐代所建最高大的木构建筑，充分显示了唐代极盛期建筑的高度水准。明堂、天堂的建造，一改宫中主殿为单层的传统，极大地改变了洛阳宫的面貌和立体轮廓，是唐代宫殿建设上的大事。