地下宫殿在定陵明楼的正后部，距墓顶27米。总面积1195平方米，全部拱券式石结构，由前、中、后、左、右5座高大宽敞的殿堂联成。前、中殿为长方形，后殿横在顶端。
前、中、后三殿之间各有一道石券门，其檐、椽、枋、脊、吻兽均为汉白玉雕成，檐下有空白石榜。券门下是两扇洁白的汉白玉门，高3.3米，宽1.8米，重约4吨。门扇上均横以青铜铸成的长方形大梁（称管扇），宽84厘米，厚30厘米，重约10吨。石门制作工整细致，设计科学合理。门内有顶门用的“自来石”，通高1．6米，两端刻莲瓣。
前、中殿长58米，宽6米，高7．2米，全用“金砖”（大型方砖）铺地。中殿是陈设祭器的殿堂，内置帝、后的3个汉白玉石宝座及点长明灯用的青花云龙大瓷缸和黄琉璃五供。左右配殿为石拱券无梁建筑，长26米，宽6米，高7.1米，中有汉白玉垒起的棺床，棺床上面用“金砖”铺砌，中间有长方形孔穴，内填黄土，称“金井”。
后殿为地宫中最大的殿，长30米，宽9米，高9.5米，地面用磨光花斑石漫砌，棺床中央放置朱诩钧和孝端、孝靖两后的棺椁，三具棺椁周围放有玉料、梅瓶及装满随葬器物的红漆木箱。
