建章宫建于公元前104年，是汉武帝刘彻建造的宫苑，建成后便成了汉武帝朝会、理政的地方。新莽末年，这组庞大的宫殿建筑毁于战火之中。

建章宫建筑群的外围筑有城墙，宫城中分布着众多不同组合的殿堂建筑，规模宏大，号称有“千门万户”。据史料记载，建章宫里有许多殿阁、楼台，和前代宫阙相比，建章宫的高层建筑很多，从而使得整个宫殿群显得更加危阁参差、高阙入云。汉武帝甚至为了方便往来于未央宫之间，跨城修筑了飞阁辇道，可直通未央宫。另外，建章宫也开创了前宫后苑式的宫苑相结合的形式，对后世的宫殿设计产生了深远影响。

建章宫的南面有宗庙、社稷坛等礼制建筑；西面是范围广阔的上林苑。上林苑本为秦始皇所建，汉武帝时予以扩建。上林苑中有宫殿30多处，还在苑中挖了昆明池，从西南引池水入城，经昆明池后向东流出城，流出城的水最后注入郑渠，和黄河相通。昆明池可作为城市供水和漕运用的水源，甚至可以在其中训练水军船只。这样的设计既方便水路运输，又可以供农业灌溉，是一举数得的蓄水、引水工程。

现在的建章宫遗址位于西安的高堡子村和低堡子村一带，也就是汉长安城的上林苑中。遗址范围达7千米，今地面尚存的有前殿、双凤阙、神明台和太液池等遗址。

前殿遗址位于高堡子村，现在残留于地面的仅剩高大的夯土台基，地面上还有巨大的柱础石。遗址中发现了西汉常见的建筑材料，如铺地方砖和印有“天无极”、“长乐未央”字样的瓦当等。另外，还有一块长方形的青灰色带字砖，上有“延年益寿，与天相待，日月同光”十二个字，砖为长条形，由陶土制成，两侧边稍微倾斜，上有圆孔。

双凤阙遗址位于双凤村东南，是建章宫的东门，距离建章宫前殿有700米。因门上装有两只十分高大的鎏金铜凤凰而得名双凤阙。西汉末年，双凤阙毁于战火，现在只能看到一座宫门形状的夯土台。

神明台又名承露台，为汉武帝在公元前104—前100年修建，是建章宫中最为壮观的建筑物。台高50丈，台上立有巨型的铜铸仙人。仙人手托一个直径27丈的大铜盘，盘内有一只巨大的玉杯，玉杯是用来承接天上洒下来的露水的，故名“承露盘”。汉武帝刘彻慕仙好道，认为露水是天赐的“琼浆玉液”，喝了可以延年益寿，得道成仙。在《三辅黄图》引《庙记》中记载：“神明台，武帝造，祭仙人处，上有承露盘，有铜仙人，舒掌捧铜盘玉杯，以承云表之露，以露和玉屑服之，以求仙道。”汉武帝非常迷信，相信在高入九天的地方可以和神仙为邻，聆听神旨，因此在神明台上还设了九室，象征九天，里面住有百余巫师，替他和神仙沟通。

神明台保存了三百多年，魏文帝曹丕在位时，承露盘还在。文帝定都洛阳，想把它也搬到洛阳去。可是，铜盘太大了，一搬动就断裂了，据说铜盘断裂声音巨大，传至数十里。后来，人们勉强将铜盘搬到灞河边，因实在太重再也无法向前挪动，最终丢弃而不知去向。如今的神明台遗址位于六村堡乡孟家村东北角，历经两千多年的风吹雨打，现仅存一大块千疮百孔的土基。

太液池遗址位于高堡子、低堡子村，在建章宫前殿西北部，象征北海。太液池占地10顷，有沟渠将昆明池水引来，是一个面积宽广的人工湖。北岸有人工雕刻的石鲸，长3丈、高5尺；西岸有3只石鳖，长6尺，池中还有各种石雕的游龙、珍禽和异兽。据《三辅故事》载：“池北岸有石鱼，长二丈，广五尺，西岸有龟二枚，各长六尺。”池中置有鸣鹤舟、容与舟、清旷舟、采菱舟、越女舟等各种游船。为了求仙得道，汉武帝在池中建了一座很高的渐台，并筑三座假山以象征蓬莱、方丈、瀛洲三神山。三神山的传说源自先秦记录神仙传说的古籍《山海经》，从汉武帝开始，将这一传说应用到宫廷苑囿的水面布局，形成了“一池三山”的模式。这种布局对后世影响深远，直到明清时期仍然不绝，如位于故宫、景山西侧的西苑（三海），建有琼华、水云榭、瀛台三岛；圆明园西边的清漪园（现为颐和园）中，昆明池里建有南湖岛、藻鉴堂岛、治镜阁岛三洲等。