在整個施工過程中，指揮部共組織了拆除、大木安裝、屋麵琉璃瓦、油漆彩畫、管道五大戰役。各個連隊還組織了近百個小戰役。整個現場一步接一步，一環扣一環，集中力量，抓住重點和關鍵，把重建工程這盤棋走活了。
周恩來總理非常關心這項工程，他親自聽取彙報，審閱圖紙，多次批示有關工程的請示，使工程進展十分順利。為了保持天安門城樓的本來麵目，有些重大問題，都是周總理親自審定的。例如：有的主管工程領導堅持要把老簷、小簷下麵的木製鬥拱改成玻璃鋼的，指揮部很為難，於是拿著模型去請示周總理，總理表示：照原來的木鬥拱樣式製作。又如：正脊兩端的大吻，原來是龍的形狀，有人認為龍是“四舊”，提出要把它改成葵花向陽形。周總理知道後說：可以搞龍的嘛！在當時的曆史條件下，天安門城樓得以保持它的本來麵目，多虧了周總理。
開工後的第一個關鍵項目，就是拆除舊城樓，這和平時拆除舊建築大不一樣。因為新建城樓要保持原來的開頭和規模，所以，在拆舊城樓時就要把拆下來的每一件木構照原樣畫上圖來，並拍成照片，按順序排號，然後由北京建築設計院畫圖，再按照圖紙進行木構件加工。這項工作雖要求很嚴格，但經過施工單位和設計單位密切配合，僅用了七天就完成了拆除任務。在拆舊城樓時，還發現了在舊城樓頂上有兩發炮彈，據專家考證，是八國聯軍入侵北京時打炮打進去的。這是帝國主義侵略中國的曆史見證。
重建天安門城樓，由於古建築工程結構複雜，冬季施工場地狹小，工期又緊，難度較大。整個工程是邊設計、邊施工，參加設計、施工和加工的單位很多，僅參加施工的大大小小單位就有200餘個。在現場施工高峰時達到2700多人。為了確保工期和質量，他們發揚了一盤棋、大協作的精神。在現場實行了平行流水立體交叉作業，八道工序同時操作，工種之間緊密配合，做到了留困難、送方便，各道工序施工中，做到有條不紊。比如各種管線的安裝，由於工期緊，管線安裝工人就想辦法“見縫插針”或“找縫插針”，千方百計克服困難，為下道工序創造條件。又如木工師傅支模板任務很重，為了不影響下道工序，工人們就頂著鵝毛大雪工作到深夜，雪水和汗水交彙在一起，襯衣濕透，棉衣結冰，有的人連續工作40多個小時。再如屋頂工程分南北兩坡同時施工，南坡的瓦工班提前完成了任務，就主動支援北坡的瓦工班。現場施工的各個單位，互相幫助，主動協作，密切配合，打破單位間的界限，展開勞動競賽，加快了工程進度。
共和國總理首次登上重建的天安門
在天安門城樓重建中，中央各部和全國21個省市的216個單位給予了大力支持，他們在物資、技術、人力、運輸上都提供了很多有利條件。天津市林業工具廠隻能生產1米長的鑽頭，為了給天安門城樓重建工程加工1.9米的長鑽頭，他們調整設備，連夜加班趕製出來，按時送到工地。
天安門城樓重建工程需用材料品種多，規格複雜，技術難度大，僅木結構就有上千種規格、上萬個部件，上下壘疊，縱橫交錯。琉璃瓦近100多個規格、10萬餘件、10層作業。油漆彩畫，磨磚對縫，這些都是高水平技術活。這樣複雜的古建築，要照原樣建好，過去既沒有做過，也沒有經驗，在困難麵前隻有依靠工人、工程技術人員，充分發揮群眾的集體智慧。施工計劃就是采取群眾路線、廣泛聽取了工人群眾的意見後製定的，編製出的計劃使每個工種、每個班組都知道自己所處的位置，承擔的任務，完成的時間。這樣方向明確，調動了群眾的積極性，使計劃起到了指導生產的作用。在木結構件吊裝前，為了防止柱心腐朽，要從每根7噸重、12米長的大柱中心穿透一個直徑5厘米至10厘米的孔洞，進行穿孔透氣處理，這是木材加工史上未曾有過的事。建築木材廠的廣大職工經過反複研究攻克了這一難關，以最快的速度完成了60棵大木柱穿孔的任務。在柱子吊裝時，由於柱子重，塔吊小，吊不起來，塔臂短也就不了位。吊裝工人采取用兩台塔吊合吊一棵柱子的辦法，解決了起重的問題；又采取斜溜的辦法，把60棵柱子一一溜到了柱基石上，解決了塔臂短、柱子無法就位問題。還有菱花格扇的加工，過去是手工操作，很費時，勞動強度大，加上菱花格扇形狀複雜，過去曾多次試圖改用機械加工，但都沒有成功。這次為了天安門城樓重建任務，建築木材廠依靠技術人員和工人，廢寢忘食反複研究試驗，終於試製成了加工菱花格扇的機器，效率提高了150倍，既保證了質量，又保證了工期。
油漆彩畫的工作量大，技術要求高，是天安門城樓重建中“露臉”的活，指揮部要求40天完工。他們就以老油彩畫工帶青年徒弟、改進操作方法、改革工具的辦法，再加上北京市房管局、崇文區、西城區等單位的支援，經過1麻5灰13道工序，終於提前10天完成了油漆彩畫任務。
廣大職工以高度負責和無私奉獻的精神投入到施工中去。老工人王俊榮的兒子結婚，老伴有病，一連來了三封信催他回家，他都未回。女工徐夢蘭兩個孩子都出麻疹，她仍然始終堅守在工作崗位上。在緊張的三個多月的施工中，廣大職工頂風雪，戰嚴寒，爭分奪秒，夜以繼日地忘我工作。瓦工李文生肚子疼得厲害，就吃幾片止痛片，咬緊牙關，繼續工作。同誌們見他病情實在嚴重，就送他到醫院治療，經大夫一檢查，發現是急性闌尾炎，立即做了手術。大夫說：“再晚來一時，就難以搶救了。”架子在搭城樓暖棚時恰巧趕上下大雪，坡陡席滑，沒法操作。陸金福、王永安就脫下鞋襪，脫掉棉衣，爬到30多米高空上作業，雖然天寒地凍，北風呼嘯，他們卻滿頭大汗，衣服濕透。為了確保油漆彩畫的質量，需要配置一種市場上買不到，需要加入人的毛發的膩子，青年女工張連芳毫不猶豫地將自己留了多年的長辮子剪掉，交給畫工配膩子用。
在1970年“五一”國際勞動節的前夕，北京市第五建築工程公司的建築工人，拆除了罩在天安門城基上的席棚，把一座嶄新的城樓呈現在人們麵前。他們高速、優質地完成了重建天安門城樓這項令世人矚目的工程。