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建成后的纪念堂是长宽各105.5米的正方形建筑。这种正方形的建筑，平面布局平整，造型简洁。建筑形式是对称而立，由于它是在广场中轴线上，中轴线是对称的中心。对称建筑，给人以稳重平衡的感觉，产生和谐统一的美学效应，具有强烈的中心感和庄严肃穆的艺术效果。其次是纪念堂南北各有三樘大门，路线通畅简捷，方便群众瞻仰。此外正方形平面布局合理，切合中国传统。周围环绕柱廊，取其开朗、挺拔、有力的特点，与广场原有新建筑相配合，也有利于抗震。
纪念堂的高度也是经过视线分析而确定的。规划设计人员首先考虑到，站在天安门城楼下、金水桥畔看纪念堂时，应当望不到正阳门城楼，避免在纪念堂上面重叠着一个正阳门的大屋顶，这就要求纪念堂的高度要恰如其分，既能够遮挡住正阳门屋顶，又不能过高，同纪念碑要保持一定比例。经测算，纪念堂高度定为33.6米，较好地解决了这个问题。纪念堂建成后，其南面有5条路交汇，形成交通路口。当时曾考虑拆除纪念堂南边的箭楼和正阳门城楼，设置地上立体交叉广场桥。但立体交叉广场桥位高，人流频繁，车辆多，并俯视纪念堂，气氛不够严肃。后来，在毛主席纪念堂南建立交桥的打算就不了了之了。今天，纪念堂附近修了几条过街通道，而且都是地下的，这恐怕是考虑了“不能俯视”的缘故。
在广场上的大的建筑标高处理不当，就会使建筑物不挺拔。所以经过计算，纪念堂标高比原现状标高挹高了1米，即从纪念碑至纪念堂北口保持水平，自北人口至纪念堂阶梯以9‰坡度上升到纪念堂，这样在北广场一带看纪念堂就显得地势高轩，而在南小广场上从正阳门洞中看纪念堂，由于做了五步台阶，就使纪念堂显得更加雄伟……
外观设计：千呼万唤始出来
纪念堂的设计工作是与选址工作同时展开的，即1976年9月中旬。由于大家心情十分悲痛，提出的方案都过于沉重、肃穆。方案大多是陵墓形式，以实体为主，墙上基本不开窗，往往无柱廊，即使有柱廊，也是采用短而粗的柱墩。
10月初，党中央提出要“让世世代代人民群众能够亲眼瞻仰毛主席的遗容，缅怀毛主席的丰功伟绩，重温毛主席的教导，激励他们的革命斗志”。这样，纪念堂的设计指导思想就更为明确了，即毛主席纪念堂既要肃穆，又须明朗。
随着选址工作的深入，纪念堂设在天安门广场已成定局。结合天安门广场的具体环境，大家都倾向于柱廊式方案，认为这种方案容易做到“庄严、肃穆、美观、大方”，又易与人民大会堂、革命历史博物馆等建筑相协调。
设计人员很快就柱廊式的处理手法达成一致：采取周圈列柱手法，它比起列柱两端或中间嵌以实墙的手法更为完整、庄重。
台基是一层好，两层好，还是三层好呢?多数设计人员认为采用多层台基较好，这是我国传统的纪念性建筑常用的手法，考虑到便于群众瞻仰，以两层台基为宜。有的方案提出采用红花岗石基为宜。有的方案提出采用红花岗石作台基，上为汉白玉栏杆，以此来表示毛主席等老一辈无产阶级革命家领导人民打下的红色江山永不变色。
根据这些意见，设计组做了三个总结方案。这三个方案的台基基本一样，屋顶也均为重檐，只是柱子、华板、屋顶的细节稍有变化。1976年11月初，有关领导同志审查了这三个方案，指出一“现在的三种建筑式样基本上可以，与人民大会堂等建筑比较协调，要求作进一步修改，再报中央审定。”
设计组多次召开工人、干部、设计人员三结合会议，并逐个征求各省、市代表的意见。按照领导同志指示，设计组拿出了综合方案，即两层红台基；正方形抹小角柱子；黄琉璃瓦的退跨重檐柱子。最后，当时的最高决策层批准了综合方案。
细节安排：无微不至