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据当年参与毛主席纪念堂的规划、设计、建设的我国著名的老建筑师袁镜身回忆，这是设计小组面临的首要问题。设计小组的成员通过对天安门的前后、劳动人民文化宫、景山、陶然亭公园、香山公园等许多地方的调查，并进行分析比较后，向党中央提出了五种方案。
一是建在天安门前，像苏联列宁墓建在红场一侧的做法。“但金水桥以北，地方很小，建在这里不仅影响了天安门的雄伟，而且会造成天安门前交通堵塞”。所以，这个方案被否决了。
二是建在天安门北面端门的位置上。“这里比较宽敞，前有天安门，后有故宫的午门，东、西还可以和劳动人民文化宫、中山公园打通，连成一片，组成一个整体。但这样就要拆掉端门，把完整的故宫破坏了，这也不是好方案。”
三是景山方案。袁老至今还保留着景山方案的总体布置图。这个方案是在景山里掏个洞，南北打通，纪念堂建在景山肚子里。山巅建一个高塔，塔尖闪出红星的光芒，这样人们既可以在这里瞻仰毛主席的遗容，又可以游览公园。但有专家提出来这可能破坏景山的景观，而且前面对着故宫的护城河，大队参观的人也站不开，所以这个方案也被否决了。
四是建在香山公园。纪念堂设在半山腰的玉花山庄，居高临下，可以遥望北京全城。像南京中山陵的布局一样，从公园大门，沿着山势修一条宽广的大道，直通玉花山庄。然后沿着南山曲折的山势，从现在香山饭店那儿走出来，途中建几组象征革命里程的纪念物。这样，把纪念堂、纪念物同香山大风景结合在一起，专家组的人大都主张香山方案，但因为距北京较远，交通不便，而未能实现。
五是建在天安门广场，但是偏南好还是偏北好?偏北一些，纪念碑可以作纪念堂的序幕，碑南那片松林可以保留，这样，纪念碑、松林和纪念堂可以形成一个完整的纪念群。偏南一些，纪念堂和纪念碑保持相当的距离，各成一组建筑。这样南北有纪念堂与天安门遥相对应，广场中心是纪念碑，东西又有人民大会堂和革命博物馆相称，形成一个完整的广场建筑群。
11月6日，中共中央政治局听取纪念堂选址问题的汇报后，通过权衡各种条件，详细比较5个方案的优缺点，最后决定选择第五方案，确定纪念堂建在天安门广场人民英雄纪念碑以南。
地点定在纪念碑南侧，但具体位置设在哪里?当时也提出了3个方案：1、纪念堂紧靠纪念碑。但这样设计，会使这两个不同内容的纪念物形成一个整体，从而失去各自独立的政治意义。2、拆除正阳门，将纪念堂建在正阳门的位置上，意图是使纪念堂和天安门处于南北对称的位置，纪念碑恰似一座天平的支点。但这样的布置，纪念堂受南面交通的干扰太大。3、纪念堂靠近正阳门。但由于正阳门城楼高42米，会有压倒纪念堂的感觉。
在对这三个方案争论之时，又出现了正阳门城楼的存废问题。这座北京仅存的保持完整的城楼古建筑，与天安门城楼南北遥遥相对，可以明确广场的南北界限，起到了丰富广场南面轮廓线的作用，而且它的存在可以使得纪念堂与交通稠密的前门大街有所分隔，起到作为纪念堂南大门和“影壁”的作用。从门洞远眺纪念堂，仿佛是个画框，更会增加景深。这样，在决定不拆除正阳门的前提下，通过比较，纪念堂的位置只有在纪念碑和正阳门的中间最为适宜。今天的纪念堂，距纪念碑与正阳门各70米。
总体规划：精心而周到
纪念堂为什么要设计成正方形呢?据了解，这是为了让人从广场的任何一个角度都看得比较完整。
当时，规划设计人员经过方案比较和视线分析，确定纪念堂的面宽为75米，这个尺度的确定，考虑到纪念堂在纪念碑和正阳门之间，在广场上看过去，最长视距为700米，最小水平视角在6度以上，从广场的任何一处瞻望纪念堂，都是清晰相宜的。