清咸豐四年(西元一八五四年)建廟,原係明鄭祭天之地,為全台郊祀肇始,係本市香火鼎盛之廟,每逢聖誕之時,蕭鼓喧天,香燈輻輳,至今仍沿襲而不輟。 臺南府城舊俗每逢農曆正月初九日,玉皇大帝誕辰,都要在天公埕,架設臨時的天公壇,受聖爐,供奉土地公神像,替代天公神位,露禱祭天。祭典結束後,天公壇隨即拆除,土地公歸廟,聖爐則寄存於埕東吳姓人家的前堂內。久而久之,竟然成為慣例。直到清咸豐四年(西元一八五四年)吳宅有意變賣,府城士民為求一勞永逸,勸募集貲價購吳宅,改建永久性建築。是年八月正式開工,經過六個月,終於完成了包括前殿及正殿的兩落式建築,為確定地界,前埕外並設照牆,這便是俗稱天公廟的天公壇,簡稱天壇。 今之天壇,是歷經多次修建的結果。建築物分三落:硬山屋頂的前殿,其開三門,門口設石獅一對。雕樑畫棟,雖已翻新,左右牆堵上的福祿文字石雕,以及殿內一對樸拙的花崗石蟠龍柱,均是咸豐五年(西元一八五五年)時的原作。歇山重擔的第二落正殿,供奉玉皇大帝神位,而不用塑像,旁邊配祀福德正神。正殿結構宏偉,屋宇巍峨,歷代名人題署匾額高懸,如同治元年賜進士出身翰林院庶吉士賞戴花翎按察司銜福建分巡臺澎兵備道兼提督學政洪毓琛立:{道崇無極},同治三年福建臺灣水師副將葉烯暘立;「洪鈞鼓鑄」,一九五二年蔣介石總統題:「義格蒼芎」等等,真中要以千算萬算不如天算的「一」字匾最為珍責,被列為臺南市三大名匾之一。 殿前擔廊有同治元年的蟠龍柱一對,與御路上的雲龍相互呼應,表達了不同時期的石雕藝術與手法。硬山屋頂的後殿,是沒有門窗的敞殿,主祀三清道主,斗母星君與三官大帝。殿前也有蟠龍柱一對,雖然同是咸豐五年所雕,龍形卻與前殿、正殿大異其趣。