1897년 10월 12일 고종은 황제로 즉위했고 다음 날 국호를 ‘대한’으로 선포함으로써 대한제국이 공식적으로 출범하였다. 이후 1899년에 황궁우을 세웠고 환구단 시설은 1903년에 최종적으로 완성되었다.
급하게 환구단의 제단이 마련된 후 1897년 10월 12일 고종은 이곳에서 하늘에 제사를 지낸 후 황제의 자리에 올랐다. 이날 백성들은 집집마다 태극기를 달아 환호했다. 황제 즉위식 다음 날 고종은 국호를 ‘대한’으로 한다는 것을 선포함으로써 대한제국이 공식적으로 출범하였다. 이후 1899년에 황궁우를 세웠는데, 황궁우는 황천상제, 즉 천신을 비롯해 지신, 그리고 해신과 달신, 별신 등 여러 신의 위패를 봉안하기 위한 건물이었다. 환구단 시설은 1903년에 최종적으로 완성되었는데, 완성된 환구단은 3층의 원형 제단, 이를 둘러싼 사각형의 담장으로 구성된 환구단 영역, 아치형의 삼문을 통해 환구단과 접해있으며 원형의 담장으로 둘러싸인 황궁우 영역으로 이루어져 있었다. 이 같은 구조는 현재 중국의 베이징에 있는 천단과 비슷한 모습이다.