Thế Miếu hay còn được gọi là Thế Tổ Miếu là miếu thờ của các vị vua triều Nguyễn. Thế Miếu tọa lạc ở phía tây nam của Hoàng thành. Trước đây, nơi này chính là tòa Hoàng Khảo Miếu - miếu thờ ông Nguyễn Phúc Côn, thân sinh vua Gia Long.

ến năm 1821, Hoàng Khảo Miếu được dời về phía bắc khoảng 50m để dành vị trí xây tòa Thế Tổ Miếu thờ vua Gia Long và Hoàng hậu. Miếu được xây dựng trong 2 năm (1821-1822), ban đầu chỉ dành để thờ Thế Tổ Cao Hoàng Đế (vì thế nơi đây mới có tên gọi Thế Tổ Miếu) nhưng về sau trở thành nơi thờ tất cả các vị vua của triều Nguyễn.

Thế Miếu nằm trong một khuôn viên hình chữ nhật có diện tích khoảng 2ha. Tòa nhà chính có 9 gian 2 chái kép, nhà trước 11 gian 2 chái đơn, nối liền nhau bằng vì vỏ cua được chạm trổ rất tinh tế. Phần ngói vốn được lợp ngói ống lưu li vàng (nay thay bằng ngói âm - dương) với đỉnh nóc gắn liền thái cực bằng pháp lam rực rỡ.

Bên trong miếu, án thờ vua Gia Long và hai Hoàng hậu được đặt ở gian giữa, các án thờ của những vị vua còn lại đặt theo hai bên trái, phải của án thờ chính. Theo gia pháp của dòng học Nguyễn thì chỉ có những vị vua băng hà khi còn tại vị thì mới được đặt án thờ trong tòa Thế Miếu. Vì thế, trước năm 1958 chỉ có 7 án thờ được đặt ở đây. Đến tháng 10/1958, án thờ của 3 vị vua yêu nước Hàm Nghi, Thành Thái và Duy Tân cũng đã được đưa vào thờ ở Thế Miếu.

Bên ngoài Thế Tổ Miếu, trước mặt là một chiếc sân rộng lát gạch Bát Tràng. Trên sân đặt một hàng 14 chiếc đôn đá, bên trên đặt các chậu sứ trồng hoa. Hai bên sân lại có một đôi kỳ lân bằng đồng, cuối sân là chín chiếc đỉnh đồng to lớn (Cửu Đỉnh). Tiếp theo là Hiển Lâm Các với 3 tầng cao vút. Bên ngoài bờ tường này là Tả Vu và Hữu Vu, thờ các công thần, thân huân thời Nguyễn.

Thế Tổ Miếu là khu miếu thờ bề thế và đẹp nhất. Đây cũng là khu vực thờ tự còn nguyên vẹn nhất của triều Nguyễn.