在新中国成立前后那短短几个月的时间里，梁思成竟成了学术界的政治明星，踏上了传统士大夫最为看重的仕途之路，并毫不费力地就登上了所谓的事业巅峰。虽然这巅峰几乎没有任何的缓冲地带，而且还是直上直下的，但这并不妨碍梁思成决心把平生学识献给人民政府的满腔热忱，这从他毫无保留地积极参与和主持设计新中国几项带有标志性的重大工程——国旗、国徽和人民英雄纪念碑等，就能够看出作为一个纯粹知识分子最初从政的真实心态。
公元1949年8月，梁思成被选为中国人民政治协商会议筹委会“国旗国徽初选委员会”顾问后，每天开始往返于清华园和市区政府机关之间，积极参与国旗、国徽的讨论和选定工作。全国政协成立后，立即开始向全国及海外侨胞公开征集新中国国旗和国徽的图案以及国歌词谱，梁思成和林徽因也组织清华大学营建系成立了设计小组，积极参与国旗和国徽的设计竞赛。同年9月，中国人民政治协商会议第一届会议通过决议，确定了即将成立的“中华人民共和国的国旗为红地五星旗”。随后，梁思成根据全国政协会议对原国旗方案的修改意见，带领清华大学营建系设计小组成员通宵达旦进行赶制，采用坐标方法确定了国旗的比例和五星的大小与位置方向，并绘制出了第一张中华人民共和国国旗图案的施工图。
国旗图案顺利确定之后，国徽图案则颇费了一番周折。自公元1949年7月就开始公开征集而来的国徽图案中，几乎所有图案的设计水平都不太高，没有一份符合委员会的要求。随后，全国政协邀请中央美术学院和清华大学营建系两家单位分别组织人员进行重新设计，而梁思成最初的建议与中央领导人的意见有较大分歧，他对于要求将天安门作为主题设计进国徽图案里的设想并不赞成。梁思成认为：“国徽不是寻常的图案花纹，它的内容的题材，除象征的几何形外，虽然也可以采用任何实物的形象，但在处理方法上，是要强调这实物的象征意义的，所以不注重写实，而注重实物的形象的简单轮廓，强调它的含义而象征化。”即便是在全国政协第一届委员会第五次常务委员会会议已经议决了以天安门为国徽主题图案后，梁思成依然在公元1950年6月11日的一次全国政协国徽组会议上发言说：“我觉得一个国徽并非是一张图画，亦不是画一个万里长城、天安门等图式便算完事，其主要的是表示民族传统精神，而天安门西洋人能画出，中国人亦能画出来的，故这些画家所绘出来的都相同，然而并非真正表现出中华民族精神，采取用天安门式不是一种最好的方法，最好的是要用传统精神或象征东西来表现的。”
至于制作国徽的具体设想，梁思成认为：“在图案处理上感觉有点不满意即是看起来好像一个商标，颜色太热闹庸俗，没有庄严的色彩。又在技术方面：a。纸用颜色印。b。白纸上的颜色要相配均匀。c。要做一个大使馆门前雕塑，将在雕塑上不易处理，要想把国徽上每种颜色形状表现出来是不容易的。d。这个国徽将来对于雕刻者是一个艰巨工作。由于以上这几点意见，建议这次通过决议案（天安门为中华人民共和国国徽）的国徽图形上修改的意见。”
对于梁思成的意见和建议，张奚若却有着不同的看法，他认为：“我今天所谈的仅把设计过程谈谈，我个人感觉用天安门是可以的，从其内容上来说：它代表中国五四革命运动的意义，同时亦代表中华人民共和国诞生地，其次在颜色上曾考虑过许多次，采取地球形状是受到颜色的限制，按道理上讲，天的颜色是要用纯青色，尽量使颜色调和，不使它过于太浓太俗，可能范围内要用强烈的颜色，苏联及欧各新民主主义国家都是这样的。要做到相当的调和确是一件困难事，例如一个画家要绘画一个人，想把其全部画出来那是不可能的，我们以后的雕塑亦是这样的。同时苏联的克里姆林宫所制出雕塑也不能全部都描写出来的。不过这些困难我们是要设法克服的。”
沈雁冰也就是大名鼎鼎的作家茅盾先生虽也赞成在国徽中使用天安门图案，但又提出了新的内容，他说：“我听到很多人对国徽有分歧意见的，我们理想的国徽是代表着工农联盟的斗争精神以及物产领土等方面，倘若把古代方式添上去有许多不适当的，其次民族意识亦用什么东西来代表，除工农联盟外再找不出来什么，若用车轮来搞是没有什么意见的，一般人看之，不能立刻感觉出来，还有一部分人要求要有一种气派精神，若将此类放在里边一点没错是很困难的。同时也又认为国徽让人看起来便立刻知道哪一个国家，由此图形上便了解该国家的一切，这种要求，不唯苏联没有做到这一步，其他欧洲各新民主主义国家更谈不到，那么以中国来说，根本过去没有国徽，若有的话，都是些龙的图形，我对采取天安门图形表示同意，因为他是代表中国五四运动与新中国诞生之地，以及每次大会都在那里召集的，最好里边不要写‘中华人民共和国’几个字，看起来有点太俗了。”
虽然各方意见有诸多分歧，但当公元1950年9月20日毛泽东主席签署中央人民政府命令，通过全国政协第一届委员会第二次会议所提出的关于“中华人民共和国国徽图案及对该图案的说明”后，也就是确定将天安门作为主要图案放进国徽之中，梁思成便保留了自己原先的建议，并积极考虑如何将天安门和五星巧妙地组合在一个图案之中了。梁思成认为：“因为天安门实际上是一个庞大的建筑物，而它前面还有石桥、华表等许多复杂的实物，所以处理它的技术很需要考虑，必须掌握两个象征化的原则：一是极力避免画面化，不要使它成为一幅风景画，这就要避免深度透视的应用，并避免写真的色彩；二是一切需图案化象征，象征主题内容的天安门，同其他象征的实物的画法的繁简必须约略相同，相互组成一个图案。”按照这个原则，梁思成与林徽因夫妇带领清华大学营建系国徽设计小组成员昼夜赶制，几天内便拿出了一份比较成熟的图案。对于这个图案的象征意义，梁思成认为：图案内以国旗上的金色五星和天安门为主要内容。五星象征中国共产党的领导与全国人民的大团结；天安门象征新民主主义革命的开始，五四运动的发源地，与在此宣告诞生的新中国；以革命的红色作为天空，象征无数先烈的流血牺牲。底下正中为一个完整的齿轮，两旁饰以稻麦，象征以工人阶级为领导，工农联盟为基础的人民民主专政，以通过齿轮中心的大红丝结，象征全国人民空前巩固团结在中国工人阶级的周围。就这样，以五种简单实物的形象，借红色丝结的联系，组成了一个新中国的国徽。而在处理方法上，梁思成等人着重强调了五星与天安门在比例上的关系，这是因为这样可以给人以强烈的新中国的印象，收到全面含义的效果。而为了同一原因，用纯金色浮雕的手法处理天安门，省略了繁琐的细节与色彩，为使天安门象征化，而更适合于国徽的体裁。至于其中用红色描金，那不仅是中国民族传统形式的表现手法，还兼有华丽与庄严的效果。采用作为国徽的色彩，是为中国劳动人民所爱好，并能代表中国艺术精神的。
公元1950年6月23日，在全国政协第一届第二次会议上，当在毛泽东主席提议下以起立的方式，一致通过了梁思成和林徽因夫妇所领导设计的国徽图案时，梁思成却因病没能目睹那全体与会者起立并报以长时间热烈掌声通过时的场景，但作为特邀代表参加会议的林徽因则激动得热泪盈眶，那同样病弱的身体几乎支撑不住这巨大的喜悦。
与设计国徽图案相比而言，设计兴建人民英雄纪念碑的工程实在是“好事多磨”。公元1949年9月30日下午，参加中国人民政治协商会议的全体与会代表，一致通过建造人民英雄纪念碑的提案，并通过了纪念碑上的具体碑文。傍晚时分，伟大领袖毛泽东主席和全体与会代表来到天安门广场，举行了人民英雄纪念碑的破土奠基典礼。
随后，北京市都市计划委员会便向全国征求人民英雄纪念碑的设计方案。对此，全国诸多高校、专业机构、美术家和建筑师积极响应，不久便收到了一百八十余份应征方案。在这些应征方案中，大致可以分为三种类型：一是认为人民英雄来自于广大的工农群众，纪念碑应该体现出一种亲切感，因此这一类方案采用了纪念碑平铺在地面的方式；二是希望以巨型群体雕像的形式，来体现人民英雄那光辉高大的形象；三是希望用高耸矗立的碑形或塔形，以体现革命先烈高耸云霄的英雄气概和崇高品质。而至于各方案所采取的艺术形式，也是种类繁多，有采用中国传统形式的，也有采用欧洲古典形式的，还有采用“现代”式的。
对于征集而来的这诸多各式方案，北京市都市计划委员会邀请了各方面、各单位和各团体的代表，以及在北京的一些建筑师和艺术家们共同评选。在评选的过程中，首先那种将人民英雄纪念碑平铺在地面上的方案很快被否定，于是到底是使用雕像还是采取碑的形式，就成了领导和专家们争论的中心问题。不过，大多数人在争论的过程中，基本上同意了以下几个根本出发点：
一是，既然全国政协通过了兴建人民英雄纪念碑，并通过了“碑文”，那么人民英雄纪念碑的设计应以“碑文”为中心主题，所以还是应该采用碑的形式。至于“碑文”中所述三个大阶段的英雄史迹，可以采用浮雕的形式来表达。
二是，考虑到古今中外都有“碑”，有些方案采用埃及“方尖碑”或罗马“纪念柱”的形式，而这些都难以突出作为主题的“碑文”，而以镌刻文字为主题的碑在中国有着悠久的传统，所以采用中国传统的碑的形式还是比较恰当的。
三是，在一般的情形下，中国的古碑大都矮小而郁沉，缺乏英雄气概，所以兴建人民英雄纪念碑必须予以革新。
四是，考虑到“碑文”只镌刻在碑的一面，其另一面则拟请毛泽东主席题写“人民英雄永垂不朽”八个大字。后来，彭真还提议说周恩来总理写得一手极好的颜体字，故建议“碑文”请周恩来总理手书。
关于“碑文”，在北京市档案馆中至今还珍藏着一份由毛泽东亲笔修改的“碑文”草稿。原来，“碑文”最早是彭真同志拟写的，其中“中国人民解放战争和中国人民革命烈士纪念碑奠基典礼”一句，毛泽东则将原词中删去“纪念碑奠基典礼”几个字，改为“在中国人民解放战争和中国人民革命中牺牲的人民英雄们永垂不朽！”修改后的“碑文”深邃精辟，气势磅礴，情感深沉，充分表达出了人们对革命先烈的敬仰。
随后，北京市都市计划委员会参照已经收到的各种设计方案，立即组织人员草拟了碑形的设计方案，但雕刻家们则仍保留自己的意见，他们认为还是应该以雕像为主题。对于即将兴建的人民英雄纪念碑采用碑的形式的意见，梁思成不仅表示赞同，而且还积极组织清华大学营建系师生参与设计，并于公元1951年8月29日特意致信北京市市长彭真再次阐明了自己关于人民英雄纪念碑的设计意见。在短短千余字的这封信中，梁思成将人民英雄纪念碑的设计理论阐述得极为精湛，故抄录如下：
彭市长：
都市计划委员会设计组最近所绘人民英雄纪念碑草图三种，因我在病中，未能先作慎重讨论，就已匆匆送呈，至以为歉。现在发现那几份图缺点甚多，谨将管见补谏。
以我对于建筑工程和美学的一点认识，将它分析如下。
这次三份图样，除用几种不同的方法处理碑的上端外，最显著的部分就是将大平台加高，下面开三个门洞。
如此高大矗立的，石造的，有极大重量的大碑，底下不是脚踏实地的基座，而是空虚的三个大洞，大大违反了结构常理。虽然在技术上并不是不能做，但在视觉上太缺乏安全感，缺乏“永垂不朽”的品质，太不妥当了。我认为这是万万做不得的。这是这份图样最严重，最基本的缺点。
在这种问题上，我们古代的匠师是考虑得无微不至的。北京的鼓楼和钟楼就是两个卓越的例子。它们两个相距不远，在南北中轴线上一前一后鱼贯排列着。鼓楼是一个横放的形体，上部是木构楼屋，下部是雄厚的砖筑。因为上部呈现轻巧，所以下面开圆券门洞。但在券洞之上，却有足够的高度的“额头”压住，以保持安全感。钟楼的上部是发券砖筑，比较呈现沉重，所以下面用更高厚的台，高高耸起，下面只开一个比例上更小的券洞。它们一横一直，互相衬托出对方的优点，配合得恰到好处。
但是我们最近送上的图样，无论在整个形体上，台的高度和开洞的做法上，与天安门及中华门的配合上，都有许多缺点。
（1）天安门是广场上最主要的建筑物，但是人民英雄纪念碑确是一座新的，同等重要的建筑；它们两个都是中华人民共和国第一重要的象征性建筑物。因此，两者绝不宜用任何类似的形体，又像是重复，而没有相互衬托的作用。天安门是在雄厚的横亘的台上横列着的，本身是玲珑的木构殿楼。所以英雄碑就必须用另一种完全不同的形体；矗立峋峙，坚实，根基稳固地立在地上。若把它浮放在有门洞的基台上，实在显得不稳定，不自然。
由上面两图中可以看出，与天安门对比之下，上图的英雄碑显得十分渺小，纤弱，它的高台仅是天安门台座的具体而微，很不庄严。同时两个相似的高台，相对地削减了天安门台座的庄严印象。而下图的英雄碑，碑座高而不太大，碑身平地突出，挺拔而不纤弱，可以更好地与庞大，龙盘虎踞，横列着的天安门互相辉映，衬托出对方和自身的伟大。
（2）天安门广场现在仅宽100公尺，即使将来东西墙拆除，马路加宽，在马路以外建造楼房，其间宽度至多亦虽超过一百五六十公尺左右。在这宽度之中，塞入长宽约四十余公尺，高约六七公尺的大台子，就等于塞入了一座约略可容一千人的礼堂的体积，将使广场窒息，使人觉到这大台子是被硬塞进这个空间的，有硬使广场透不出气的感觉。
（3）这个台的高度和体积使碑显得瘦小了。碑是主题，台是衬托，衬托部分过大，主题就吃亏了。而且因透视的关系，在离台二三十公尺以内，只见大台上突出一个纤瘦的碑的上半段。所以在比例上，碑身之下，直接承托碑身的部分只能用一个高而不大的碑座，外围再加一个近于扁平的台子（为瞻仰敬礼而来的人们而设置的部分），使碑基向四周舒展出去，同广场上的石路面相衔接。
（4）天安门台座下面开的门洞与一个普通的城门洞相似，是必要的交通孔道。比例上台大洞小，十分稳定。碑台四面空无阻碍，不唯可以绕行，而且我们所要的是人民大众在四周瞻仰。无端端开三个洞窟，在实用上既无必需；在结构上又不合理；比例上台小洞大，“额头”太单薄，在视觉上使碑身飘浮不稳定，实在没有存在的理由。
总之，人民英雄纪念碑是不宜放在高台上的，而高台之下尤不宜开洞。
至于碑身，改为一个没有顶的碑形，也有许多应考虑之点。传统的习惯，碑身总是一块整石。这个英雄碑因碑身之高大，必须用几百块石头砌成。它是一种类似塔形的纪念性建筑物，若做成碑形，它将成为一块拼凑而成的“百衲碑”，很不庄严，给人的印象很不舒服。关于此点，在一次的讨论会中我曾申述过，张奚若，老舍，钟灵，以及若干位先生都表示赞同。所以我认为做成碑形不合适，而应该是老老实实的多块砌成的一种纪念性建筑物的形体。因此，顶部很重要。我很赞成注意顶部的交代。可惜这三份草图的上部样式都不能令人满意。我愿在这上面努力一次，再草拟几种图样奉呈。
薛子正秘书长曾谈到碑的四面各用一块整石，四块合成，这固然不是绝对办不到，但我们不妨先打一下算盘。前后两块，以长18公尺，宽6公尺，厚1公尺计算，每块重约215吨；两侧的两块，宽4公尺，各重约137吨。我们没有适当的运输工具，就是铁路车皮也仅载重50吨。到了城区，四块石头要用上等的人力兽力，每日移动数十公尺，将长时间堵塞交通，经过的地方，街面全部损坏，必……
无论如何，这次图样实太欠成熟，缺点太多，必须多予考虑。英雄碑本身之重要和它所占地点之重要都非同小可。我以对国家和人民无限的忠心，对英雄们无限的敬仰，不能不汗流浃背，战战兢兢地要它千妥万帖才放喘气放胆做去。
此致
敬礼
梁思成
一九五一年八月二十九日
在摸索设计各种方案的过程中，后来彭真说毛泽东主席曾看到颐和园里的“万寿山昆明湖”碑，并说纪念碑就可以采取这样一种形式；还说北海白塔山下不是也有这样一座碑吗（指“琼岛春阴”碑）？根据彭真所传达的这一指示，北京市都市计划委员会便开始向现在已经建成的人民英雄纪念碑这种碑形进行设计。为了更有针对性地指导人民英雄纪念碑的设计工作，中共中央于公元1952年5月专门组成了“人民英雄纪念碑兴建委员会”，其主要成员如下：
主任：彭真
副主任：郑振铎、梁思成
秘书长：薛子正
工程事务处处长：王明之副处长：吴华庆
建筑设计组组长：梁思成副组长：莫宗江
美术工作组组长：未定（后定为刘开渠）
土木施工组组长：王明之
当时，还设立了电器设备组、采石组、财务组和记录组，但组长人选均未确定。此外，还设有史料专门委员会，召集人为范文澜；建筑设计专门委员会，召集人为梁思成。同年6月19日，美术工作组正式组成，组长为刘开渠，副组长为滑田友和张松鹤两人。
公元1952年7月中旬，史料委员会初步提出了浮雕的主题方案，一共有九幅。到了公元1953年1月19日，秘书长薛子正传达了毛泽东主席关于浮雕主题的指示说：“井冈山”改为“八一”；“义和团”改为“甲午”；“平型关”改为“延安出击”；“三元里”是否找一个更好的画面？“游击战”太抽象；“长征”哪个场面可代表？对于毛泽东主席的这一指示，史料委员会经过多次慎重讨论后，将原先提出的浮雕主题又进行了多次改变，最终决定采用现在已经雕成的八幅，即“鸦片战争”、“金田起义”、“辛亥革命”、“五四运动”、“五卅运动”、“南昌起义”、“敌后抗战”和“渡江战役”。
大约在公元1952年七八月间，由郑振铎主持召开会议，决定采用现在已建成的这一设计方案，但对碑顶暂作保留，碑身以下全部定案，并立即开始进行基础设计和施工。在这一设计方案中，人民英雄纪念碑的高度大约为40.5米，这是按照天安门广场将来扩建为宽200～250米的情形设计的。当时设计者考虑，人们由北面任何一点望过去，人民英雄纪念碑在透视上都要高过高约42米的正阳门城楼。同时在结构方面，设计和施工人员还考虑到了土壤的荷载力，以及地震等问题的影响。
不过，虽然人民英雄纪念碑的大体设计方案已经确定，但兴建工程的进度则极为缓慢。对此，自公元1953年2月随中国科学代表团到苏联访问直到同年六七月份才回到北京的梁思成认为，主要原因有三点：一是碑顶形式一直定不下来，建筑师多主张用“建筑顶”，雕刻家则主张用群像。反对“建筑顶”的认为，这种“大屋顶”形象太古老；反对群像的理由则是，群像在40米高空无论远近都看不清楚。二是碑座一周浮雕主题多次送请中央审查，多次发回让继续讨论，并要做出画稿再决定。三是因为主题未定，雕刻家难以开始工作。另外，由于缺少娴熟的石刻工人，必须临时从外地选调并要经过集中训练后才堪使用。同时，雕刻家们则认为即便主题决定后，也要经过由画稿到小比例尺泥塑稿、由小比例尺泥塑稿到足尺泥塑稿，再由足尺石膏到正式雕刻成汉白玉浮雕，至少需要三至四年的时间。
到了公元1954年11月6日，北京市人民政府委员会召开会议集中解决以上几个问题。在会议上，彭真指示说人民英雄纪念碑的碑顶可以采用“建筑顶”，并通过讨论也确定了浮雕的主题，随后工程才得以进展下去。公元1955年1月2日，梁思成因病住院治疗，直到同年10月间才康复出院，而这期间人民英雄纪念碑的碑顶已经完成。公元1956年，人民英雄纪念碑基本完工，之所以说是基本完工，因为在公元1959年国庆10周年庆典之后，周恩来总理曾指示将人民英雄纪念碑的碑顶及人民大会堂的国徽改用能发光的材料，并指定由吴晗负责召集一些建筑师和艺术家开会研究碑顶，也可考虑另行设计。随后，一些设计部门和高等院校果真送上了大约二三十个方案，有用雕像的，有用红星的，也有些相当“现代”的，但经过大约三四次会议讨论之后，大家认为并没有一个方案有特别突出的优点，改了效果不一定能比现在的碑顶更能令人满意，于是改顶工作暂时作罢。那么，如今矗立在天安门广场上的人民英雄纪念碑到底是怎样一种形状呢？
位于天安门以南约463米、正阳门以北约440米北京城南北中轴线上的人民英雄纪念碑，总高37.94米，是由一万七千块花岗石和汉白玉砌成，碑身为紫灰色的花岗石，浮雕和四周栏杆则是汉白玉，两层月台面也铺着青色花岗石，周围的甬路则为橙黄色花岗石。纪念碑碑座分上下两层，四周环绕汉白玉栏杆，四面均有台阶，下层座为海棠形，东西宽50.44米，南北长61.54米，上层座呈方形，台座上是大小两层须弥座，下层须弥座束腰部四面镶嵌着八块巨大的汉白玉浮雕。这些石料来自北京房山和山东泰安，其中的碑心石则出自山东青岛的浮山。作为人民英雄纪念碑最主要构成部分，碑心石是一块称得上是中国建筑史上少有的完整花岗石，整个石坯长14.4米，宽2.72米，厚3米，重达320吨以上。纪念碑采用了钢筋混凝土筒体，将碑座和碑身各部分石块牢固地拉结浇筑在一起。在碑心石正背两面的题字，都用阴文镌刻在石面上，然后采用中国传统的镏金方法，做成钢胎金字镶嵌进去。据说，整个碑题和碑文共用黄金一百三十余两。具有中国独特民族风格的人民英雄纪念碑，其庄严宏伟的雄姿与金碧辉煌的天安门，以及巍峨雄伟的正阳门城楼，形成了一个庞大、和谐、一致而又完整的建筑群。
如今，当人们环视瞻仰矗立在天安门广场中心的人民英雄纪念碑时，是否能想起它的设计者梁思成和林徽因夫妇呢？