Die Laibungsfläche eines Kuppelgewölbes kann man sich so entstanden denken, dass eine gesetzmäßig gebildete, ebene Kurve um eine in ihrer Ebene liegende, lotrechte Achse gedreht wird. Dabei wendet die Kurve während der Drehung der Achse ihre konkave Seite zu. Jeder Punkt der Kurve beschreibt während der Drehung einen Kreis, der in einer waagerechten Ebene liegt. Aus dem gleichen Grund muss auch der Grundriss der Laibungsfläche ein Kreis sein.
Ist die erzeugende Kurve ein Viertelkreis, entsteht eine Halbkugelfläche. Ein solches Gewölbe bezeichnet man als Kugelgewölbe. Da ein solches Gewölbe von unten gesehen jedoch wie ein gedrücktes Ellipsoid wirkt, verlängert man den erzeugenden Viertelkreis entweder lotrecht unter den Kämpferpunkt nach unten, oder man wählt eine überhöhte Ellipse oder einen Spitzbogen als Erzeugende.
Die Einwölbung erfolgt meist in Ringschichten. Die Lagerfugen bilden dabei einen Teil eines Kegelmantels. Dessen Spitze liegt bei einer halbkugelförmigen Kuppel im Mittelpunkt der Halbkugel, bei Kuppeln mit elliptischem oder spitzbogigem Querschnitt dagegen auf einem Punkt der lotrechten Achse – und zwar für jede Schicht auf einem anderen Punkt. Die Stoßfugenflächen liegen in lotrechten Meridianebenen, sodass jeder Wölbstein eine doppelt keilförmige Gestalt erhält.
Gehört die Laibung der Kuppel einer Kugelfläche an, benutzt man beim Wölben eine sogenannte Leier (vgl. ). Diese besteht aus einer etwa 5 cm starken, runden Holzleiste von der Länge des Gewölbehalbmessers. Sie ist an ihrem unteren Ende genau im Mittelpunkt des Gewölbes mittels eines in jede Richtung drehbaren Gelenks auf dem Kopf eines gut verspreizten Bockgerüsts befestigt. Die im Inneren des Gewölbes stehenden Maurer schieben die Steine bis an die Spitze der Leier, um die innere Kugelfläche sowie die Richtung der Lager- und Stoßflächen der Wölbsteine exakt herzustellen.
Sind beim Einwölben mehrere Arbeiter beschäftigt, kann jeder von ihnen anstelle der Leier eine am Kugelgelenk des Bockgerüsts befestigte Schnur oder besser ein dünnes Drahtseil in der genauen Länge des Gewölbehalbmessers als Richtschnur für die Lager- und Stoßfugen verwenden. Bei Kuppelgewölben, deren erzeugender Mittelpunkt außerhalb der lotrechten Gewölbeachse liegt, wird anstelle der Leier oder Schnüre ein um die lotrechte Gewölbeachse drehbarer Lehrbogen benutzt.
Um die dem Scheitel des Gewölbes nahe liegenden Steine – deren Lagerflächen eine immer steilere, fast lotrechte Lage annehmen – vor dem Abrutschen aus dem Mörtelbett zu sichern, hält man sie mit einer Schnur fest. Diese wird um einen Nagel gewickelt, der in eine tiefer liegende Fuge des Gewölberückens eingetrieben ist, und durch einen am anderen Ende befestigten, in den Gewölberaum herabhängenden Ziegelstein gespannt. Da jede Schicht Teil eines Kegels mit einer zum Gewölbemittelpunkt ausgerichteten Spitze ist – also gewissermaßen ein nach unten verjüngter Keil –, kann kein Stein mehr abrutschen, sobald ein Ring vollständig geschlossen ist. Aus diesem Grund kann man mit dem Einwölben in jeder beliebigen Höhe pausieren. Diese Möglichkeit wird häufig genutzt, um eine Scheitelöffnung zur Belichtung des Raumes von oben freizulassen. Diese Öffnung wird durch einen gemauerten Kranz oder mit Werksteinen eingefasst. Häufig befindet sich über diesem Kranz ein zylindrischer Aufbau, eine sogenannte Laterne (vgl. A in ), in deren Wandung Lichtöffnungen eingelassen sind. Dieser Aufbau kann wiederum durch eine kleine Kuppel oder auf andere Weise überdeckt werden.
Die Laibungsflächen der Kuppelgewölbe werden vielfach durch die bereits beim Tonnengewölbe erwähnten Kassetten gegliedert. In der Nähe des Gewölbescheitels, dem sogenannten Nabel oder Spiegel des Gewölbes, verzichtet man meist auf Kassetten, da sie dort zu klein ausfallen würden, und schmückt diesen Bereich stattdessen mit Stuck oder Bemalung.
Die Konstruktion der Kassetten und der sie trennenden Stege kann nach und wie folgt vorgenommen werden.
Auf dem Kreis $A\ A$, der der Oberkante $d$ des Kassettensockels entspricht, wird die Einteilung der unteren Kassettenreihe und der Kassettenstege vorgenommen. Die Meridianschnitte $m\ a$, $m\ b$, $m\ c$ usw. bestimmen dann die Richtung der Stege in der Grundrissprojektion. Zur Festlegung der Aufrisse der Kassetten und Stege auf der Laibungsfläche der Kuppel – deren Erzeugende hier als ein von $m_1$ aus beschriebener Kreisbogen angenommen ist – zeichnet man im Grundriss mit einem beliebigen Halbmesser $m\ e$ um $m$ den Kreisbogen $e\ f$ und verlängert die Strahlen $m\ a$, $m\ b$, $m\ c$ usw. bis zu ihrem Schnitt mit diesem Kreisbogen. Senkrechte Linien von diesen Schnittpunkten $g$, $h$, $i$ usw. auf die Strahlen ergeben in ihren Schnittpunkten $k$, $l$, $n$ usw. die Mittelpunkte von Kreisen, welche die Strahlen berühren, sowie in $k\ g$, $l\ h$ und $e\ i$ die Halbmesser $R$ und $r$ dieser Kreise. Danach wird in der Meridianebene $m_1\ o$ die Länge $m_1\ o = m\ e$ aufgetragen und in $o$ auf $m_1\ o$ das Lot $o\ p$ errichtet. Durch die Oberkante $d$ des Kassettensockels wird darauf der Strahl $m_1\ d$ gezogen und an einer beliebigen Stelle auf dessen Verlängerung ein Lot $q\ s = R$ errichtet. Zieht man durch den Endpunkt $s$ dieses Lotes die Parallele zu $m_1\ q$, so trifft diese die Linie $o\ p$ im Punkt $s_1$. Der um $s_1$ mit dem Radius $R$ beschriebene
Kreis ist dann maßgebend für die Höhe der ersten Kassettenreihe. Dabei muss $m_1\ q$ eine Tangente an diesen Kreis bilden, die zusammen mit einer zweiten, von $m_1$ an den Kreis gezogenen Tangente $m_1\ t$ auf der Erzeugenden die Höhe $d\ v$ der ersten Kassettenreihe bestimmt.
Die darauffolgende Steghöhe wird in gleicher Weise festgelegt, indem an einem beliebigen Punkt der Tangente $m_1\ t$ das Lot $t\ n = r$ errichtet und durch den Endpunkt $n$ dieses Lotes die Parallele zu $m_1\ t$ bis zum Schnittpunkt $n_1$ mit $o\ p$ gezogen wird. $n_1$ is dann der Mittelpunkt eines mit dem Radius $r$ zu zeichnenden Kreises. Eine von $m_1$ an diesen Kreis gezogene Tangente schneidet die gesuchte Steghöhe $v\ w$ auf der Erzeugenden der Kuppel ab.
Fährt man bei der Bestimmung aller folgenden Kassetten- und Steghöhen in gleicher Weise fort, erhält man nacheinander die weiteren Punkte $x$, $y$ und $z$ auf der Kuppelerzeugenden. Die Festlegung der Quer- und Längsstege und damit die Gestaltung aller Kassetten im Grundriss ergibt sich dann durch einfache Projektion der Punkte $d$, $v$, $w$ usw. auf die Linie $m\ e$ – unter Beachtung, dass die Querstege zentral (radial) und die Längsstege konzentrisch verlaufen müssen. Aus dem Grundriss lässt sich dann der Aufriss der Kassettenteilung ebenso leicht ableiten.
Ebenso wie über einem zylindrischen Unterbau kann man Kuppelgewölbe auch über quadratischen sowie über allen anderen regelmäßigen Vielecken errichten. In diesem Fall wird der Übergang vom Vier- oder Vieleck zu den ringförmigen Widerlagern durch besondere Gewölbeteile, die Gewölbezwickel oder Pendentifs, hergestellt. Solche Gewölbe nennt man In den bis ist eine Hängekuppel dargestellt, bei der die Zwickel durch waagerecht vorkragende Schichten mit zentral ausgerichteten Stoßfugen gebildet werden.
