北京中轴线南段由正阳门，经前门大街、天桥南大街至永定门，构成了第四重空间层次。段落北部前门大街北段周边是繁荣、热闹的商业街市；而段落南部则是明清皇家祭祀礼仪活动的核心区域，这里一直保持着自然郊野的景观环境，森然的古柏与掩映其间的宏大祭祀建筑构成了自然、寂寥和神秘的景观形态。
正阳门
正阳门是明清时期一组兼具防御和城市管理功能城门建筑群。作为明清北京内城正南门，正阳门是北京内、外城城门中规模最大、形制等级最高的城门建筑，见证了中国传统城市管理方式，是登高眺望天安门广场及建筑群和北京中轴线南段景观的重要景观视点。
正阳门坐落于天安门广场南端，由南北纵列的城楼与箭楼两座高大建筑构成，城楼居北，箭楼居南。
作为明清两代内城的正南门，正阳门具有极高的国家礼仪象征意义，建筑规模和形制等级高于其他城门，为北京老城城垣结构的标志性建筑。从城楼向北可俯瞰天安门广场，从箭楼上向南可俯瞰前门大街，遥望永定门城楼。
作为北京内城正南门，正阳门功能集防御、城市管理与礼仪于一体。正阳门下的御道专供皇帝南郊祭祀、南苑狩猎等活动通行。平日箭楼城门掩闭不开，居民从东西两侧闸楼下的侧门出入。明清两代实行宵禁制度，城门随钟鼓楼的报时而启闭，以实现城市管理。20世纪初，正阳门地区的改造见证了北京中轴线公众化进程。
正阳门始建于明永乐十七年（1419年），最初仅有城门，明英宗正统元年（1436年）至正统四年（1439年）增筑城楼、瓮城、箭楼以及东西闸楼，并于箭楼以南建造正阳桥与牌楼。明清时期，正阳门曾多次遭到不同程度的毁坏而重修。随着京汉铁路正阳门西车站和京奉铁路正阳门东车站相继建成，正阳门地区成为近现代北京交通枢纽，周边区域交通流量剧增。1914年至1915年，京都市政公所对正阳门地区进行了改造，是北京中轴线上公众化进程的重要见证。1990年和1991年，正阳门箭楼、城楼作为博物馆先后对公众开放。
天坛
天坛的选址反映出中国古代“南郊祭天”的文化传统，其位置、规划格局与先农坛以北京中轴线呈东西对称布局，突显出中国传统都城规划对礼仪的尊重与强调，更彰显了中轴线对城市规划布局的统领作用。天坛是中国现存规模最大、保存最为完整的明清皇家祭天建筑群，其建筑景观设计与营造展现出中国古代世界观，是中国古代皇家祭祀建筑的杰作，承载着明清两代国家祭天礼仪与文化传统。
天坛位于北京老城外城东南部，以广大而遍种树木的外坛营造郊祭空旷的场所感。其位置、规划格局与先农坛以北京中轴线呈东西对称布局，突显出都城规划对礼仪功能的强调。天坛由内坛和外坛组成，内坛位于外坛中心偏东。两重坛墙均呈现出北圆南方的特点，北侧转角为圆弧形，南侧为直角，象征“天圆地方”的宇宙观。
天坛的建筑与景观设计旨在塑造天上宫阙的独特体验：祭祀建筑多建于高台之上，又以多重蓝色琉璃瓦屋顶象征天际之意。南北轴线上以高出地面数米的丹陛桥将主要祭祀建筑联系起来，自南向北高度逐步提升，形成不断接近天际的视觉效果。外坛宽阔而广植树木，形成郊野辽阔、肃穆的祭祀氛围。
天坛在明、清两代为皇家祭天的礼仪空间，其格局因祭祀礼仪的变化而经历了多次改造。天坛的核心祭祀空间为圜丘坛和祈谷坛，两者进行的祭礼有所不同。圜丘坛是明嘉靖以后祭天的场所，一般在每年冬至日进行，以表达对于上天恩佑的感激，并祈求上天在未来一年的保佑。祈谷坛则是向上天祈祷五谷丰登的场所，祭礼一般在每年孟春举行。
天坛始建于明永乐十八年 (1420年)，初建时称天地坛，为合祀天、地的场所。明嘉靖九年至二十四年（1530-1545年），天坛的祭礼由天地合祀改为分祀，因而在大祀殿以南建圜丘坛建筑群以祭天，扩建泰神殿（即今皇穹宇）以安放神位，改大祀殿为大享殿。清乾隆八年至十九年（1743-1754年），扩建了外坛南部圜丘坛，并改造了皇穹宇与祈年殿的建筑形式，形成延续至今的建筑形态与景观。1912年以后，天坛不再作为皇家祭祀建筑使用，并于1918年被辟为天坛公园向公众开放至今。
先农坛
先农坛与天坛东西对称的布局体现出中国传统都城规划对礼仪的尊重与强调。先农坛作为现存中国古代规模最大的皇家祭祀农神之所，展现出中国传统社会对农耕文化的尊重，承载着明清两代国家祭祀先农的礼仪传统。
《礼记・祭统》记载：“天子亲耕于南郊，以供齐盛”。先农坛位于北京老城外城的西南隅，其选址沿袭了南郊亲耕的传统。先农坛与天坛以北京中轴线东西呈对称布局。先农坛分为内坛与外坛。内坛位于外坛的南侧偏西，为长方形院落。坐落于内坛中轴上的太岁殿建筑群，及其南侧的先农坛、耤田与观耕台为主要祭祀场所。内坛还设有三组为祭祀活动服务的设施，分别是太岁殿东侧的神仓建筑群、西侧的神厨建筑群、南侧的具服殿。外坛坛墙在历史上呈现与天坛相似的北圆南方形态。外坛还存有位于内坛南侧的神祇坛和内坛东侧的庆成宫。
先农祭祀是中国传统国家礼仪中重要的组成部分，展现了中国古代社会对农事活动与农耕文化的重视。明清两代，先农坛核心祭祀对象是先农之神（炎帝神农氏）与太岁月将（每年值岁之神与值守十二月之神）。神农氏传说是最早教给中国先民开垦土地、种植谷物的人，为了感谢他后人将其奉为神明，祈愿农业丰饶。在进行先农祭祀时，皇帝不仅要祭拜先农，还需要亲自耕地，宣扬重农、劝农的精神，并观赏王公大臣耕地。先农坛的祭祀活动一直延续至1911年。今天，先农坛作为博物馆对外开放，展示中国古代建筑与先农坛祭祀传统。
先农坛始建于明永乐十八年（1420年），初设时坛内建有先农坛、太岁殿、拜殿、耤田等核心礼仪空间。明天顺二年（1458年）增建斋宫（今庆成宫），嘉靖十年（1531年）在先农坛南侧修建天神、地祇坛，并在耤田以北建木制观耕台，供皇帝观耕。清乾隆十八年（1753年）重修先农坛祭坛，改木构观耕台为砖构。1915年，先农坛外坛北侧作为公园对外开放，于1918年更名城南公园。1991年，北京市古代建筑博物馆在先农坛内成立。
中轴线南段道路遗存
北京中轴线南段居中道路是将精心布置的城市建筑群和公共空间连为一体的重要纽带，是明清两代国家礼仪活动的必经之路。中轴线南段道路遗存现已发现的遗址以物质实证真实地展现出明代以来南段居中道路的位置、走向、工程构造和不断传承沿用的历史，见证了北京中轴线延续至今的国家礼仪文化。
中轴线南段道路遗存为若干处分布于正阳门至永定门的居中道路遗存，截至2022年底，自南向北由三处遗址构成。其中，永定门北侧石板道遗存位于永定门以北约100米处，石板道分布于路心两侧，展现出清代御道的铺设方法与形制；永定门内中轴历史道路遗存位于永定门以北约400米处，展现出明至现代不同历史阶段居中道路使用情况；珠市口南中轴道路排水沟渠遗址位于珠市口教堂南侧约5米，展现出清代居中道路两侧砖砌沟渠的位置与形制。
永定门北侧石板道遗存为两段花岗岩条石铺砌的路面，东西两侧石板形制相同，以花岗岩材质的条状石板、或其断块铺砌，是清代石路铺面的物质实证。永定门内中轴历史道路遗存呈现依次叠压的七条道路（L1-L7）遗存，叠压的层级关系完整地展现出北京中轴线居中道路的修建与使用历史。其修建年代大致可分为：雍正七年（1729年）以前（L7）、雍正七年（1729年）至民国时期（L6）、民国时期（L5）和现代（L1-L4）。珠市口南中轴道路排水沟渠遗址为沟壁砖砌，沟底平铺青砖，上盖石板，沟底青砖下满打地钉，展现出清代居中道路一侧排水设施的工程构造做法。
北京中轴线南段居中道路是古代皇帝从宫城至南郊祭祀的必经之路。已发现的南段道路遗存表明，北京中轴线南段居中道路自明嘉靖时期以来一直沿用，在历史不同阶段均开展维护和修筑，是明清祭祀路线与礼仪活动的有形载体。
明永乐十八年（1420年），正阳门至天地坛（天坛）、山川坛（先农坛）之间已有居中道路，为土路。雍正七年（1729年），天桥至永定门段改为石质。乾隆五十六年（1791 年），御道石路两侧各辟土道宽二丈，并陆续将石路两侧的板沟改砌为砖沟，还在天坛、先农坛门前的石路两侧开辟六条沟渠，使得天桥至永定门段景观产生了较大的变化。嘉庆十八年（1813年），沟渠被填。20世纪初，道路被改为沥青混凝土路，原有清代石条被埋于地下，直到2004年被重新发现。2022年，考古发掘工作进一步发现了永定门内中轴历史道路遗存与珠市口南中轴道路排水沟渠遗址。
永定门
永定门曾为明清北京老城外城正南门，是北京外城七座城门中规制最高的一座，展现了北京中轴线上建筑的重要地位，见证了明清城市传统管理方式。原永定门于20世纪50年代拆除，现存永定门为2005年严格遵循中国文物保护原则重建完成的地标性建筑，以永定门城楼的形象标识出北京中轴线南端的位置，展示出中国古代城楼建筑传统形式与工艺做法，成为眺望北京中轴线南段景观的重要景观视点。
永定门是北京中轴线南端点的历史标识，与正阳门南北相望，是中轴线南段的重要景观节点。永定门历史地点由重建的城楼建筑及南侧瓮城地面标识构成。
在永定门上以展示为目的、按原有形制重建后永定门城楼。因瓮城不再恢复，故在城楼南侧场地地面标示出原瓮城位置。同时在城台南立面、北立面、东西端面用白色标点的形式，标示出原来马道、瓮城的位置。所标示的位置和尺寸，真实地反映出历史信息。
永定门作为北京外城的正南门，是明清两代城市防御体系和城市管理设施的重要组成部分，为国家礼仪传统组成部分。随着北京外城商贸的兴起，永定门内居住人口不断增加，手工业与商业发达，永定门也成为商贾往来的重要通道。今天，重建后的永定门城楼和瓮城地面铺装明确标识出北京中轴线南端点的位置，准确展示出永定门的历史形制与传统工艺做法。
永定门始建于明嘉靖三十二年（1553年）。明朝为加强北京城防御，修建外城，设 7 座城门，以永定门规制等级最高、体量最大。嘉靖四十三年（1564年）在永定门城楼南侧增筑瓮城。清乾隆十五年（1750年）增筑瓮城箭楼。20世纪50年代，为缓解永定门地区交通压力，将永定门城楼和箭楼拆除，同时取直疏浚了护城河河道，拓宽永定门地区道路。2003年，北京市文物研究所对永定门遗址进行了考古勘探工作，共试掘长度不一的探沟7条，确定了遗址的四至范围。2004年，永定门重建工程开始，至2005年竣工，工程严格依据考古与历史资料研究成果。重建后的永定门标识出了北京中轴线南端点的位置。