斋宫永乐帝十五年（1417年）开工，随同天地坛一起兴建，永乐十八年完工。
永乐营建天坛斋宫，本意就是大祀前皇帝在南郊独宿三日致斋。明代制度：冬至祭天、正月天地合祀，连续三天全部住在天坛斋宫，所以明代使用率很高。
但到了清朝，使用效率逐渐降低，尤其是雍正修建紫禁城斋宫后卫。清初，理论礼制仍沿用明制，需要赴天坛斋宫斋戒。但实操上，出于安全、政务便利，经常简化，并不严格坚持连续三昼夜留宿南郊，天坛斋宫留宿频次已经下降。
天坛斋宫外御河，直到明万历才修建。当时，斋宫外墙离界墙很近，开筑御河沟空间不够。于是，将界墙南移28丈（约90米）。但成贞门位置不动，于是东西界墙在成贞门附近弯曲，与皇穹宇外回音壁墙适配。