朱元璋建立明朝前后，在建都问题上，一直犹豫不决。他曾亲赴汴梁考察，打算在那儿建都。元亡之后，他决定采取两京制——以应天府（今江苏南京）为南京，以汴梁（今河南开封）为北京，兼顾南北。他于春秋两季巡行于两京之间，来巩固这一统天下的局面。直到临死之前，朱元璋还在作迁都关中（今陕西西安）的打算。在朱元璋生前, 曾有臣子建议迁都北京,可利用元朝旧有宫殿，以节省民力和财力。但朱元璋认为北京是亡元旧都，不愿考虑；加之当时的江淮和华北地区历经长期战乱，破坏十分严重，所以迟迟没能作出都城北迁的决策。
朱元璋的太子朱标死得早，只得把皇位传给长孙朱允炆，留下内乱祸患。朱元璋死后，朱允炆当了皇帝。接着就是镇守北平的四子燕王朱棣起兵造反，通过“靖难之役”，一直打到南京，推翻了继位不久的小皇帝。
朱棣即位不久，就决定以北京为新都，并制订了都城北迁计划。永乐四年（1406），下令迁都。转年五月，大规模修建北京城的工程拉开序幕。皇城位置仍在元城旧址，宫殿建制仿效南京，但更为壮丽。工程浩繁，历时十三年，所耗人力、物力、财力难以数计。
与此同时，朱棣加紧对南北运河的疏浚，以保证南粮北运，供京师之需。在一系列基础条件准备就绪后，永乐十九年（1421）正月，正式迁都北京，改称京师。
朱棣10岁即被封在燕地，任燕王达三十二年。他认为以南京为都乃偏安政权之所为。南北朝宋、齐、梁、陈以及隋，都把京都立于南京，因处偏安局面，难以统一管辖南北各地，因而王朝国祚都不久长。登上帝位后的朱棣决心迁都北京，是基于军事、政治、经济和心理等多种因素的综合考量。以前建都南京的王朝，重视经济要素，即江浙物产丰饶，为鱼米之乡。但朱棣考虑得更多的是军事要素——元朝虽灭，但蒙古贵族北遁大漠，一旦卷土重来，必对明朝政权构成致命威胁。朱棣建都北京，并在京城北边修筑长城，就是着眼于抵御北方游牧民族的南侵。而北京左环沧海，右拥太行，北枕居庸，南襟河济，优越的地理环境使其成为军事防御的理想之地。另一个重要因素，北京是朱棣的龙兴之地，为其经营多年的政治和军事力量的大本营，拥有雄厚的统治基础。
明成祖朱棣在位二十二年，他尽力完善政治制度，发展经济，开拓疆域，迁都使北京成为中国的政治中心且一直沿袭至今。另外，他组织编修《永乐大典》，派遣郑和下西洋，北征蒙古，南平安南——这段历史时期被后世称为“永乐盛世”。