公元662年，大明宫再次重建，朝廷从赋税收人和官员傣禄汲取资金，它的功能不再局限于避暑，而是大唐的新皇宫。一年之后，含元殿、宣政殿、紫宸殿、蓬莱殿等重要宫殿基本竣工，这也标志着大明宫的基本建成。唐高宗和武后人主大明宫。从此，帝国的权利中心从太极宫转移到大明宫。

建成后的大明宫通过实际勘测大明宫遗址得知，大明宫平面为南宽北窄、四面宫墙闭合的楔形;结合考古成果可知，大明宫的西宫墙实长2256米，南宫墙实长约1674米，北宫墙实长1135米;东宫墙分南北两段，其中北段长1260米，南段长1050米，周长7628米。整个大明宫占地3.7平方公里。其规模相当于3个凡尔赛宫，4个紫禁城，12个克里姆林宫、13个卢浮宫、15个白金汉宫。

大明宫内从南到北分为朝区、寝区和后苑三大部分。

大明宫中轴最南端正门为丹凤门。据史书记载，丹凤门东西长74.5米，南北宽33米。它为五门道，城台上建造的丹凤楼威武壮观，包括11个房间，且均与北面的含元殿相对。丹凤门是皇帝举行重要大典的场所，如肃宗的更改年号，德宗的登基大典，都在丹凤楼举行。

含元殿北面是“中朝”宣政殿，是大明宫的第二大正殿，这里是皇帝与文武官员议政的地方，是三朝制度的中朝所在地，地位尊崇。重大的礼仪活动如朔望朝参、即位、册封太子、受尊号、读时令等常在此地举行。

紫宸殿是一组建筑群，同时也是大明宫的三大正殿之一。它位于宣政殿的北部。紫宸殿的前殿用于听政，后殿用于寝居，皇帝日常一般议事，多在这里举行。

紫宸殿北面为寝区，中轴线上建寝殿蓬莱殿。最北面为后苑区，建有太液池及蓬莱山。太液池西面建造麟德殿，它是宫内宴会和非正式接见外国使臣的便殿。宫内轴线的两侧还有官署及其他别殿、亭、观等建筑。