海晏堂位于方外观东侧，是长春园西洋楼景区最大的园林景观，建成于乾隆二十四年（1759）。正楼朝西，上下各11间，故又称“水法十一间殿”。楼门左右各有数十级弧形叠落式石阶，环抱楼下喷水池。楼南、北也有小喷泉池。

大喷水池呈蝙蝠形，雕有海水江涯图案。池东有硕大的蕃花石雕贝壳。池左右呈八字形排列着十二生肖人身兽首铜坐像，以取代西方的裸体雕像。铜像按照十二时辰的顺序，依次从口中喷水，正午则十二兽首一同喷水，俗称“水力钟”。

海晏堂后有一座工字形平台楼，东西向十三开间，是为附近喷泉群供水的蓄水楼。东西两端外观为二层楼，实为水车房。中间平台楼下有大型海墁高台，台上蓄水池用锡板焊接而成，俗称“锡海”。蓄水池台基现存。

海晏堂是由郎世宁、王致诚、蒋友仁3位传教士设计，由中国工匠建造完成的。郎世宁、王致诚负责建筑的整体构思和细节设计，蒋友仁负责水法喷泉。

现圆明园遗址公园中蕃花石雕贝壳、水力钟基座、水池保存较好。

1860年英法联军劫掠圆明园后，兽首铜像流失海外，后部分被购回或捐赠回国，牛、虎、猴、猪首现存保利艺术博物馆，鼠、兔首2013年入藏国家博物馆。