1959年1月，天安门广场按计划开始第二次大规模改建。中华门被拆除，金水桥南到旗杆间的道路由两条改建成一条，形成宽达80米的石板道，即现在的长安街。东、西边缘各辟30米沥青混凝土道路，即现在的广场东、西侧路;在东、西侧路至各建筑物间设置了人行道并进行植树、绿化，广场周围安装了56盏莲花形照明灯;广场东西两侧国家博物馆和人民大会堂在1959年相继落成，并形成基本对称的格局，与人民英雄纪念碑、天安门、正阳门相呼应，构成规模宏大、气势磅礴的天安门广场轮廓。所有工程均于1959年9月24日完成。10月1日，新中国成立十周年大阅兵和游行庆典活动盛大举行。那次阅兵，是有史以来外国首脑出席最多的一次，当时几乎所有社会主义国家的领导人都来到天安门城楼上见证了焕然一新的天安门广场。
1959年改建后的天安门广场
经过这次系统的改造，天安门广场彻底形成开放之势。这也是历次天安门广场改造中规模最大的一次。
天安门广场由原来的11.3公顷扩建到50公顷，相当于梵蒂冈城的面积，能容纳100万人集会。但方案设计之初，梁思成就针对天安门广场及相关建筑的巨大尺度提出异议，认为天安门广场过大，不合比例，置身其中，“仿佛人掉在了沙漠里”。
林徽因辞世一年之后即1956年，已遭受批判的梁思成在全国政协会议上作公开检查。几年后，他在一篇文章中，检讨自己在广场的问题上，只考虑了作为个体的人的尺度，未考虑“五千、一万乃至百万人集体活动的尺度”以及“‘政治的人’、‘新社会的人’所要求的伟大集体的尺度。”
这样的格局又维持了17年。文革期间，这片充满宏大叙事结构的广场成了中国政治活动最鲜活的秀场。直到毛泽东1976年去世，天安门广场迎来第三次大规模改建。
1976年11月6日，中共中央政治局做出了“毛主席纪念堂建立在天安门广场人民英雄纪念碑以南”的决定。6天后，经中央审定，正式确定了纪念堂建筑方案：毛主席纪念堂坐落在天安门广场中轴线上，建筑物中心北距人民英雄纪念碑第一层台阶南边线200米，南距正阳门北墙基200米，也就是原“中华门”的位置。由于其位置在广场南侧，故其朝向打破了我国一般纪念性建筑坐北朝南的传统习惯，而是正门朝北，面向人民英雄纪念碑和天安门城楼。1977年8月29日，纪念堂完工。
由于毛主席纪念堂处在广场的狭长处，加上体量比较大，使得这里广场的空间显得有些局促了。为此，又根据1958年中央审定的规划，广场再向南扩建，即将天安门广场的东西两侧路，向南打通到前门东西大街，广场的区域就向南一直延伸到了正阳门城楼下。为此拆掉了广场左右两侧邻近东、西交民巷的一些建筑。现在从空中俯瞰，纪念堂仍几乎把广场的南半部占满。设计者认为只有体量宏大的建筑，才能表达对伟大领袖的无限崇拜和敬仰。
经过此次扩建，天安门广场形成了以人民英雄纪念碑为中心作辐射状的整个建筑群，天安门广场作为首都城市中心的地位，更被突显出来。从以皇城为中心的“帝王至上”到以广场为中心的“人民万岁”，天安门广场的改建也见证了中国政治思想的转型。
2013年10月1日，人山人海的天安门广场
这样的宏观格局一直维持到今天。随后30多年里广场大格局虽然未变，但广场上的细节却仍在不断变化。例如1983年4月拆除了金水河南岸东、西侧灰色观礼台，新辟了四块花坛绿地，面积达5000平方米;1999年国庆50周年前，天安门广场上15万平方米的水泥方砖全部更换为浅粉色天然花岗石。同时，对广场照明和扩声系统进行了更新，增加了绿地面积;2009年国庆60周年大典前夕，广场纪念碑前又出现了两块巨型LED屏，呈现各种影像，播放体现中国形象的各种宣传片。这逐渐也成为了广场上的一道新景观。
而1980年代开始，天安门广场上每逢国庆还还出现另一种“变化”，这种新传统延续至今。请看明天的天安门系列文章：《天安门广场的花坛政治学》。
天安门系列：
天安门广场：从颓败走向华丽
天安门广场升旗背后
天安门城楼上的权力图谱
