大明宫位于外郭城外的东北处，“在禁苑，东偏旧太极宫后苑之射殿，据龙首山，南接都城之北，西接宫城之东北隅”。
总的看来，大明宫在建筑布局上受到了以下条件的限制：其一，“大明宫地本太极宫之后苑东北面射殿”。唐太宗开始营建大明宫，是在射殿的基础上进行扩建的，因而宫内的布局受到了原先建筑物的一定限制。其二，大明宫地处龙首原上，宫内的建筑只能因山塬的起伏之势而建，布局规划受到了地形条件的一定限制。其三，大明宫的营建，经过了贞观和龙朔两个时期两次大的施工，时隔30年，逐步扩建而成。起初仅为高祖避暑之离宫，后来才发展为皇帝听政的东内。因而在建筑布局上，很难有一个完整严密的规划。正因为如此，大明宫的平面形制，并不是传统的规矩的方形或长方形，而是北窄南宽的楔形，宫内有些建筑的排列也不十分规整，殿阁的建筑朝向也不都是坐北朝南的，等等。
尽管大明宫的建筑受到以上条件的限制，但它的规划布局仍具以下的特点。
其一，大明宫的基本布局仍采取“前朝后寝”的传统殿堂建筑原则。宫内的建筑以紫宸门为界，划分为前朝和后廷两大部分。紫宸门以前属于“前朝”大典和“中朝”听政议事之处；紫宸门以内属于“后寝”地区，为皇帝在内廷引见个别亲信大臣与后妃居寝之所。
其二，大明宫虽然由于龙首原地形条件的限制，宫内建筑的排列不如太极宫那样规整严格，但以中轴部位安排主要建筑的布局思想，仍然十分明显，如丹凤门、含元殿、宣政殿、紫宸殿，由南向北同处于全宫的中轴地区。特别是含元殿、宣政殿、紫宸殿，依龙首原地势的起伏，南北相沓，都建在山冈的高处，如《雍录》所载：“唐大明宫尤在高处，故含元殿基高于平地四丈。含元之北为宣政，宣政之北为紫宸，地每退北，辄又加高，至紫宸则极矣。”这种以中轴部位和在山冈地段安排主要建筑的做法，既突出了三大殿象征最高封建统治中心的重要地位，又使这些宫殿建筑更加巍峨高耸和雄伟壮观。
其三，在大明宫北部的内廷地区，以中部的太液池为界，又分为东西两个大的活动地区。太液池以西，以麟德殿、金銮殿和翰林院等为主，是皇帝在内廷引对僚臣、举行宴会和观乐赏戏之处；太液池以东，以蓬莱殿、浴堂殿、绫绮殿等为主，主要是皇帝与后妃的生活区。
其四，大明宫附设有防卫性的布局结构，如在宫城的南部增设了三道东西向平行的宫墙。第一道宫墙在含元殿前120米处，为外宫墙，有点类似皇城城墙；第二道宫墙与含元殿齐，为真正的宫墙；第三道宫墙与宣政殿齐，分为内寝与外朝。三道宫墙的修筑，不仅使大明宫前朝部分在布局上有前、中、后的内外之分，而且宫墙层层相隔，利于防卫。同时，在大明宫宫城北部的东、西、北三面，各修有防卫性的复墙夹城。此外，宫内的含元殿、麟德殿多采取对阁连廊的建筑形式，形成了一组组严密的防御体系。大明宫这种防卫性的布局和建筑结构，反映了当时武则天为巩固其统治而注重于内防的时代特点。
日本人平刚武夫在《长安与洛阳》一书中说得更有见地。他认为，唐代两京的宫殿和城坊为什么要规划建设得如此之大，主要是因为唐代帝王认为自己是天子，要体现一种“世界王者”的思想。从理念上来看，恐怕这个是最为重要的。
在中国古建筑的屋脊上，常常有一种鱼尾形装饰，被称作鸱尾，后逐渐被螭吻所替代。据说它是龙的一个儿子，因为喜欢东张西望，所以被安排在建筑物的屋脊上，作张口吞脊状，并有一剑以固定之。《太平御览》有如下记述：“唐会要目，汉相梁殿灾后，越巫言：‘海中有鱼虬，尾似鸱，激浪即降雨。’遂做其像于尾，以厌火祥。”文中所说的“巫”是方士之流，“鱼虬”则是螭吻的前身。螭吻属水性，用它作镇邪之物以避火。它口阔嗓粗，好吞，形似龙，也有俗称“龙吻脊”“吞脊兽”的，用以装饰古典建筑屋脊两端的卷尾龙头。日本奈良最有名的寺庙之一，佛教华严宗的总寺院东大寺上就有这样的装饰。
大明宫经过战乱的毁坏，其遗址又经过1000多年的风雨侵蚀和人为活动的破坏，能够完整保存下来的唯有那些残砖碎瓦。这座唐代顶级规格的宫廷建筑，其遗址内出土的瓦当代表了唐代瓦当制作的最高水平。
瓦当始制于西周中晚期，是中国古代建筑遗址中常见的遗物，是了解当时建筑规模、性质、工艺的实物资料。瓦当艺术告别了战国、秦汉以来的辉煌，在政治、经济、文化相对繁荣的唐代发展到了一个小高峰。在唐代，佛教影响进一步扩大，与中国主流文化日益融合，受到皇室的尊崇。而莲花是佛教的圣物，以莲花为原型的艺术被广泛采用，大明宫遗址历年来出土的瓦当以莲花纹瓦当为主，级别最高，另外还有少量连珠纹瓦当。
莲花纹瓦当最早出现于南北朝时期，到了唐代，这种纹饰发展得相当成熟。其构图分为三层：内层象征花蕊，有莲蓬状、宝珠状、同心圆状、柿蒂状等；中层是莲瓣，为主题纹饰，可分为复瓣和单瓣；外层附饰，有突棱纹和莲珠纹两种。
在大明宫遗址展览馆内陈列的6枚瓦当，均采自大明宫遗址范围内，其中5枚为莲花纹瓦当，1枚为莲珠纹瓦当。6枚瓦当中，宝珠式复瓣莲花纹、莲蓬式复瓣莲花纹、柿蒂式单瓣莲花纹、联珠纹这4种瓦当在洛阳也有出土，同心圆式复瓣莲花纹和宝珠式单瓣莲花纹这2枚瓦当在其他地方尚未见到，最为珍贵。同心圆式复瓣莲花文字瓦当有“鼎”“鼎湖延寿宫”“千秋万岁”等字样。文字瓦当反映了当时人们祈求康乐、安宁、幸福的美好心愿。
这两枚瓦当均采自含元殿遗址。莲瓣饱满、生动，与其他几枚相比，纹饰更精美，做工更细致，可以肯定是为建造含元殿而特别制作的。作为大明宫内的标志性建筑，含元殿修筑于政治相对稳定，经济和文化发展的上升时期，建筑材料有别于其他建筑，规格等级更高，其遗址内出土的精美瓦当，当为唐代瓦当之极品。
歇山是我国传统土木建筑中的双坡面屋顶与四坡面屋顶相结合的一种屋顶形式。中国古代建筑屋顶的等级顺序是：庑殿（四阿）、歇山（九脊）、硬山、悬山、单坡、穹隆顶、风火山墙、圆顶、拱顶等。简言之，歇山即庑殿与硬山相结合的一种屋顶形式，等级次于庑殿。宋代称之为“曹殿”“九脊殿”或“厦两头造”，清代称之为“歇山”。
唐朝建筑在屋顶形式方面，重要的建筑物多用庑殿顶，其次是歇山顶与攒尖顶，极为重要的建筑则用重桧。唐大明宫宫殿群运用了多种建筑形式，其中歇山顶的形制，收山较大，山花部分向内凹入很深，下部博脊也随之凹入，上部多施博风版及悬鱼。现在，大唐芙蓉园里紫云楼的设计就参考了唐大明宫建筑，在两层高的底座上兴建了三层飞檐歇山式主楼，每角均建有一座四方亭，以拱桥相连，凸显皇家气派。
