Đàn Nam Giao có diện tích khoảng hơn 2 ha, lưng tựa Đốn Sơn (núi Đún), tiền án là "cánh đồng Nam Giao". Tại đây có những dấu tích kiến trúc của các cấp nền bao (nền Thượng, nền Trung, nền Hạ). Vật liệu kiến trúc chính để xây dựng đàn là đá xanh và nhóm vật liệu bằng đất nung (gạch, ngói…). Hiện còn dấu tích con đường linh đạo được lát bằng những phiến đá xanh mài nhẵn, mà trước kia vua đi trên con đường này để vào khu vực tế chính[2].

Một công trình được bảo tồn khá nguyên vẹn ở đây là Giếng Vua, còn gọi là Ngự Dục, Ngự Duyên. Giếng có hình vuông, được kè đá theo các cấp bậc nhỏ dần vào lòng. Ở độ sâu khoảng 10m so với nền đàn trung tâm, các nhà khảo cổ đã tìm ra mạch nước của giếng cổ[2].

Xung quanh khu vực đàn Nam Giao, nay có các địa danh như Dọc Bái, Dọc Sen… Tương truyền trước kia khi tế lễ, dân chỉ được đứng ở phía xa để bái vọng[2].