营建北京包括两方面的工作：一是要增强北京的经济实力，二是要对北京进行大规模的土木建设，为新首都提供一个大的社会经济环境和必须的与堂堂大明帝国相称的建筑设施。
增强北京的经济实力，永乐帝是从农、工、商三大主要产业方面全盘着手的。
早在他夺取皇位的3个月后，他就让户部派人到山西太平、平阳、泽、潞等7个府州，核查户口和田产，将那些丁（劳动力）多田少和没有田产的人家，分丁或者全家迁往北京，耕种田地，由政府出资给他们购买耕牛、种子和农具，并且给予头5年免税的优惠。1403年、1404年的两年间，有2万户山西居民迁到北京种田。
另外，永乐帝还采取了募民种田、将军士解甲归田、招抚流民复业、迁发罪犯屯田等办法。同时，他还让军队在各地广泛开展军屯。
为了发展北京的手工业，永乐帝还把南京的工匠27万户迁徙到北京。
1403年，永乐帝又下令选浙江、江西、湖广、福建、四川、广东、广西、陕西、河南和直隶苏州、松江、徽州等府没有土地或者土地较少的殷实大户充当北京富户，户籍迁入顺天府，免除5年徭役。这些富户都是大商人，将他们迁到北京，就是运用国家的强制力量，迫使他们把资金带到北京，在那里投资，发展商业。
北京土木工程的建设，开始于1407年（永乐五年）。而组织、准备工作在前一年就已进行。这年，永乐帝任命泰宁侯陈琏与工部尚书宋礼、副都御史刘观等人主管整个营建工作，着手集中人力与物力。同时，派人到江西、湖广、浙江、山西和四川的林区组织伐木，另一些人就在北京附近组织制砖。建筑大军由工匠、士兵和普通劳工组成。其中还包括7 000多名安南（今越南北部）工匠。建筑劳工的总数，估计在百万人左右。负责营建的主要工程师是木匠出身的蔡信和蒯祥。蔡信是江苏武进人。另外，一名安南血统的宦官阮安对北京的建筑工作也做出了重要贡献。
到1417年（永乐十五年）下半年，大部分工程都已竣工。1420年，北京的主要宫殿建成。这年的10月28日，永乐帝下令，从明年（永乐十九年）的正月初一（1420年11月28日）开始，以北京为京师，正式将首都迁到北京。
北京是在元朝大都的基础上改建的。北京的总体设计仿照南京，但更加高敞壮丽。
洪武初年，把元大都北城墙南移5里，收缩到今日的德胜门和安定门所在的地方。1406年（永乐四年）改建北京城时，先拓展南城，将元大都的南城墙从现在天安门前东西长安街所在的地方，向南迁移到现在前门所在的东西一条线上。这是北京的外城，又称京城。有城门九个。其中南门三：正阳、宣武、崇文；东门二：朝阳、东直；北门二：安定、德胜；西门二：西亘、阜成。1436年（正统元年）加建城楼，到1439年完工。诸门有正楼和月楼各一，惟独正阳门有两月楼。门外建牌楼，城墙的西角立角楼。护城壕在挖深后，两涯用砖石甃砌。九门的木桥全部改建成石桥，两桥之间各有水闸。1445年，又将全部城墙砖甓，“焕然金汤巩固”。
为加强京师的防守，1553年（嘉靖三十二年）在外城南部加修了一个外罗城。这样，北京城的平面就是凸字形，而原外城南城墙以里的部分就被称为内城。
京城的正中偏南，便是皇城。皇城大致呈方形，周长9千米多，共有6门，南边是大明门、长安左门、长安右门。东边是东安门。北边是北安门。西边是西安门。大明门位于京城的正阳门与宫城的承天门之间，三阙，飞檐耸脊。永乐朝改建北京时，也相应拓展了皇城的南面，使皇城和紫禁城的距离加大，从而在大明门和午门之间建筑了宏伟的承天门、端门，在承天门（今天安门）的东侧修建太庙（皇帝祭祖的庙堂，今劳动人民文化宫），西侧修建社稷坛（祭祀土地神和五谷神的庙堂，今中山公园）。这一改建，突出了城门的高敞、中心御路的深长，显示着皇家非凡的气势。
皇城内，便是宫城，又称紫禁城。城的四周是高10米的城墙，四隅建巍峨的角楼。城墙外环绕着宽阔的护城河（今称筒子河）。城的东西宽760米，南北长960米，周长近3.5千米，呈长方形，共占地72万平方米，建筑面积为15万平方米。
宫城有门四：南午门、北玄武、东东华、西西华。午门是一平面呈凹形的殿宇，上建五座重楼，正中者最大，置宝座，是皇帝接受献俘、颁布诏令以及举行御前审判的地方，俗称五凤楼。
午门之内就是俗称的大内，为皇帝听政、起居之所，即所谓帝王之家。
大内按前朝后寝的格局，分为外朝、内庭两大部分。
过午门，有五座汉白玉石桥横卧河上，即是内金水桥。跨桥而北，便是奉天门（清朝改称太和门）。它是紫禁城中最王大的一座门，皇帝常在这里御朝召见大臣，处理政务，叫“御门听政”。
奉天门里广场的北部，在三重汉白玉栏杆的须弥座上，耸立着黄瓦红墙、巍峨壮观的奉天殿（1562年改称皇极殿，清称太和殿），即是俗称的金銮殿。它是紫禁城中最堂皇、最重要的建筑。皇帝登基、大婚、册立皇后等重大典礼在这里举行。每逢元旦、冬至、万寿圣节（皇帝生日），皇帝在这里接受百官朝贺并宴赐群臣。殿的正中摆设着金光灿灿、雕刻精美的“宝座”，象征着至高无上的皇权。
奉天殿后面的方形殿堂便是华盖殿（1562年改称中极殿，清朝称中和殿）。皇帝去奉天殿举行大典前，在此稍作休息，并接受典礼官的朝拜。
华盖殿后是谨身殿（1562年改为建极殿，清朝称保和殿）。它比奉天殿略小，但建筑华丽，皇帝常在这里宴赐外藩王公。
奉天、华盖、谨身三大殿，庄重华贵，但谨严中寓变化，以其疏朗中正的风格，体现出明朝国家机器核心和皇权的威重。
在奉天门的东西两侧，各有一组建筑。东侧的文华殿是太子读书处。文渊阁是内阁的办事机关，也是皇家的图书馆。西侧的武英殿，是皇家刊刻图书的地方。
三大殿与奉天门两侧的建筑群构成了皇帝处理政务的外朝。
从谨身殿往北，便是供帝后妃嫔起居生活的地方。
谨身殿后面的乾清门是外朝与内庭的分界。内庭以乾清宫、交泰殿和坤宁宫为中心，俗称后三宫。乾清宫是皇帝的寝宫，坤宁宫则是皇后的起居处。后三宫的东西两侧，也各有一群建筑，称为东六宫和西六宫，是众妃嫔居住和活动的场所。后三宫和东、西六宫统称为“三宫六院”。
从坤宁宫往北，过坤宁门，便是专供皇帝、后妃玩赏的御花园。1535年，嘉靖帝在园中建钦安殿，朴实古雅，别具风格。御花园规模不大，但随处点缀着亭台楼阁、奇石异卉，颇为精巧雅致。
出御花园往北，即是紫禁城的北门玄武门（清改称神武门）。紫禁城的正北面耸峙着万岁山（又称煤山，清朝改称景山）。这里本是元朝的御苑，苑内有几个小土丘。永乐年间改建北京时，把开挖宫城护城河和南海积起的泥土，堆成五座山峰，命名为万岁山。山上建有殿阁亭台。五峰以中峰为最高，其余四峰东西对称排列，逐次降低，犹如宫城背后的一座屏风，因此被看成是宫廷的“镇山”。万岁的寓意是“长治久安”、“皇图永固”。但历史是无情的，这里后来成为明朝末代皇帝朱由检自缢殉国的地方。
整个北京城的建筑布局，是以一条贯穿南北的中轴线为基准左右对称展开的。金銮殿上的宝座中心、钟鼓楼、万岁山的中峰、玄武门、后三宫、三大殿、午门、承天门、正阳门、永定门，都在这条中轴线上。这一设计，体现出帝王的“惟我独尊”。
北京城的建筑与布局，融进了中华传统文化观念，同时也是精湛技艺的结晶，天坛尤称杰作。天坛祈年殿是中华独特的木结构体系抬梁式构架的典型作品。而皇穹宇的回音壁和三音石，更是巧妙的运用了声学中的回音原理。
明朝早已成为历史，但北京城和它不朽的建筑，是中华永远的瑰宝。
