著名建筑师赵冬日当时正担任规划局技术室主任，他是北京市委大楼的设计师，也因此得到了当时的市委第二书记刘仁的信任。规划局从大会堂设计的“幕后”走到“台前”之后，刘仁亲自找到赵冬日，提出了一个大胆的设想——

　　“7万平方米的建筑面积，不去考虑。140米×270米的规划用地，也不去考虑。打破樊篱、另起炉灶，设计一座全新的万人大会堂。”

　　按照这个思路，赵冬日和同事们很“舒服”地做出了新的设计方案——大会堂平面呈“凸”字形，由北向南依次排列大宴会厅、大礼堂和常委会办公楼，三部分以中央大厅相连，宴会厅放到二楼，大礼堂移至中央偏西的位置。至于立面方案，则沿用了前几轮设计中曾获得总理首肯的西洋柱廊式结构。

　　规划局的方案完美地解决了此前大会堂设计过于“小气”的问题，只是支撑这恢宏气势的，是高达17万平方米，超标两倍有余的建筑面积。原来和博物馆“配套”的用地规模也被大大突破了——210米×340米，比之前几乎扩大了一倍。

　　但这个方案能不能最终获得通过，谁心里都没底。且不说中央从没明确表示过放宽7万平方米的限制，眼看十年大庆一天天临近，多建10万平方米显然又会延长工期。更关键的是，17万平方米已经超过了故宫全部建筑面积的总和，画在图纸上容易，我们真的能把它变成现实吗？

　　1958年10月14日，规划局忽然接到国务院的通知，刚从外地返京的周恩来将连夜召开会议，审查大会堂设计方案。经过刘仁的筛选，当晚10时，共有三份设计方案被送到了中南海西花厅，除了规划局之外，还有北京市建筑设计院和清华大学建筑系的两份方案——最终，规划局方案雀屏中选。

　　据说，总理之所以没有计较10万平方米的超标面积而选中了规划局方案，主要是看中了两点:一是规划局设计的大会堂全部采取了一般建筑的比例，而在尺度上大胆地放大了一倍，显得气势非凡；二是在大会堂的中心安排了宽敞的中央大厅，既可作为休息大厅使用，还能举行纪念活动。而且，当时中央是打算在这里安放一尊毛主席雕像的。

　　偏偏就是这两大“亮点”，随即在中国建筑界掀起了一场轩然大波——而周恩来似乎预料到了这点，从选定规划局方案的那一刻起，他就反复叮嘱参与下一步施工设计的建筑师们:

　　“大会堂的设计不要一次把文章做绝，要留有余地。可以一年建成，五年修嘛。”

　　总理选定规划局方案的时间是1958年10月15日的凌晨1点钟。果然，仅仅数小时后，设计方案就进行了第一次修改——图纸上大会堂北端宴会厅的宽度是108米，而大会堂北墙与中山公园间的距离足足有180米，刘仁认为两者不成比例，就在不影响整体结构的前提下，给大会堂又加了四条“腿”，使整个建筑由“凸”字型变为了“出”字型。

　　大会堂“体型”的确定也使天安门广场的规划得以顺利完成:广场北部东西两侧分别安排革命历史博物馆和万人大会堂，两座建筑均采用柱廊结构，形成“廊”一实一虚，“柱”一圆一方的对比关系。它们连同后来建造的毛主席纪念堂，共同烘托起了天安门广场壮丽威严的宏大气势。在1997年4月的中日设计师北京交流会上，日本著名建筑大师矶崎新由衷地赞叹:“天安门广场真伟大，在高楼林立的日本，尚找不到如此气魄的国家广场。”

　　著名历史地理学家侯仁之先生则给了天安门广场更高的评价，他认为，天安门广场的改扩建工程，可以视为继紫禁城建成后，北京城市规划史上的第二座里程碑。

　　两度出现在广场上的古河道打断了大会堂的施工，侯仁之说:“大会堂下面压着的，是永定河。”