1969年國務院作出決定:徹底拆除天安門城樓。在原址、按原規格和原建築結構重建一座天安門。這是一號機密。為了保密和保溫,必須搭起一座大棚,這大棚要足以把天安門安全罩起來。北京建工集團五建公司僅用了不到10天的時間,就用葦席和杉篙搭起了一座長66米、寬37米、高32米的天棚,其跨度之大,在當時的資料上絕無僅有,堪稱世界之最。照明設備和供暖設備都到位了,大棚內24小時如同白晝,雖是嚴寒的冬天,卻也溫暖如春。施工緊張進行了112天,一座嶄新的天安門矗立起來了。當時的技術人員說,確切地說,天安門長高了87厘米,恢複到了天安門初建的高度。
當時,緊張施工的工人們正在拆除西山牆時,突然有人發現了一枚帶著殼的炮彈。很快,公安人員、指揮部人1員和專家都趕到了。經專家鑒定,那是一顆八國聯軍入侵北京時使用的炮彈。奇怪的是,它是一顆完整的炮彈,如果是炮轟,即使未炸,那麽彈殼也該脫落;如果是人為放置,那麽放它的意義又何在呢?又是何人所為呢?據資料顯示:清順治 8年天安門曾改建過一次,八國聯軍還無從談起。國民黨統治時期也曾做過大的維修,但距外國列強入侵中國時期也有了幾十年的距離。那麽,這炮彈是怎麽回事呢?從發現第一顆炮彈起到天安門全部拆除,工人們共在城樓上起出了7顆規格相同的炮彈:均是直徑9.5厘米、高約45厘米。鑒於當時階級鬥爭為綱的政治環境,消息絕不可以傳播和擴散,這些炮彈現存何處,工人們更是無從知曉。
拆除城樓脊瓦的工作是由瓦工連同木工組承接的。組長姚來泉老師傅當年是個剛剛進入不惑之年的精壯漢子。在拆除脊瓦前,姚師傅帶著兩個工人上了城樓頂,兩個工人分別從東西兩側往中間數脊瓦數,而他則站在大約中間位置,當兩個人各數了43塊時,一看自己腳下剛好有5塊,於是他在“中央脊瓦”上做了個記號便飛快地跑回指揮部報告。指揮員來了,專家來了,都上了城樓頂。“把它撬開!”領導一聲令下,姚師傅用撬棍將脊瓦撬開,展現在眼前的是一個很舊的,但卻雕刻著精美二龍戲珠圖案的木匣子。
專家驗收是無比嚴格的。如此巨大的重建工程所有部位都要經過探雷器測試。測到一個鬥拱時,探雷器突然鳴叫了起來。現場人員緊張萬分“拆開,檢查!”已經被油飾一新的鬥拱被打開了,人們從鬥拱中取出了一隻扁鏟。估計除了指揮部的人員外,其他參加會戰的人員都不了解這隻扁鏟的底細。
重建天安門城樓,在當時的曆史條件下也是從保護曆史文物的角度出發,完全保留了其原有外形、尺寸和結構布置,並按9度抗震能力設防。除重建了城樓外,還有東西卷棚和城台加高、女兒牆減薄、電梯安裝等附屬工程,同時還增設了供電照明、上下水、熱力暖氣、電話、電視廣播、新聞攝影等現代化設施。
重建後的天安門一些附體結構和表麵圖案能保留原貌,與周恩來的堅持不無關係。當時有的主管領導人,如謝富治堅持要把老簷、小簷下的木結構鬥拱改成玻璃鋼的。周恩來得知後,一錘定了音:照原來的木鬥拱製作,任何結構不得改動。正脊兩端的大吻,原來是龍。有人認為龍是四舊,要改成葵花向陽。又是周恩來堅持,說,龍是中華民族的象征,原主體部分不要改。但在一些位置,如棚頂,原來都是金龍合璽的圖案,在某些人的堅持下,也隻得改成了西藩蓮圖案。(1984年維修時,又恢複了原貌)。
重建天安門工程,自1969年12月15日正式開工,上下壘疊,多層作業,每拆一個木結構部件就畫一張草圖、拍一張照片,並按順序編號,再按原圖紙加工製作。一些木結構是由加蓬、北婆羅洲進口的金絲楠木、柚木,全部木柱木梁皆為整體木材。這項工程僅琉璃瓦就製作了100多個規格,共10萬餘件。在中央和全國21個省市的216個部門的全力支援下,於1970年4月7日全部竣工,速度之快,質量之高,舉世罕見。