明成祖朱棣在南京做皇帝后，一刻也沒有忘記他的軍事與政治根據地北平。當年，他就改北平為北京，作為陪都，並著手遷都北京的工作。
北京在遼和金代都做過都城，元代稱為大都，更成為全國的政治文化中心。雖然在元朝末年，北京城市受到嚴重破壞，經濟凋敝，人口減少，但是北京在政治、軍事上的重要性卻更突出了。當時，威脅明朝安全的主要力量，仍然來自退守到關外的元朝殘餘勢力，他們一直想打回北京，復辟元朝。將明朝的京城遷到北京，將能更有效地組織力量，抵抗元朝殘餘勢力的侵犯。明成祖就曾多次從北京出發，征討瓦剌等蒙古貴族。
明成祖在北京鎮守過二十多年，既熟悉那裡的一切，又有深厚的感情，建都北京，自然更能鞏固國家的統一。
早在永樂元年以後，明成祖就多次命令將江蘇、浙江、山西等九省大批富足的居民遷到北京；又在昌平營建他的陵墓。
公元1416年，他命令文武大臣討論營建北京城的方案。第二年，任命泰寧侯陳為營建北京的總指揮，前後從全國各地招來二十多萬工匠，上百萬的民，還有難以計數的軍隊。建城所需材料來自全國各地。百年以上的珍貴木材，是從湖廣、四川、貴州等地採伐，經過千山萬水運送到北京的；城磚與牆磚，則在山東日夜燒制；宮內鋪地的「金磚」（大方磚），則燒制於蘇州。
營建北京，主要是建設宮城（紫禁城）和皇城（包括祭壇和官署）。明代的紫禁城建在元代皇宮大內的舊址，但略向南移，南北方向上則擴大了許多，長九百六十米，東西寬七百六十米。周圍城牆高十多米，在東西南北的正中分別有東華、西華、午、神武四座城門。午門南面是皇城的南門，稱承天門，就是今天的天安門。皇城外有寬五十二米的護城河。紫禁城中的宮殿分前後朝。前朝（外朝）有皇極、中極、建極三大殿，後朝有乾清宮、交泰殿、保寧宮三大殿。六座大殿都位於全城的中軸線上，布局非常嚴整。
營建北京的工程中，明成祖重用了一個能工巧匠蒯（ｋｕǎｉ）祥。蒯祥是蘇州人，出身於木工世家。他父親主持過南京城宮殿木工活的製作。蒯祥也學得一手好手藝，建房造屋，估計尺寸，量度長短，佈置間架結構，與設計不差分毫。他還精通泥、石、漆、竹等手藝。據說，他能夠雙手各拿一支筆，同時畫兩條龍。畫成後，兩條龍龍身可以完全重合在一起。
蒯祥隸屬於工部管轄。紫禁城開始修建後，他被明成祖召到北京，擔任「營繕所丞」（負責工程的設計與施工）。紫禁城的布局，多出於他的巧妙設計。他還常常解決一些技術難題。據說，有一次，一個木工鋸皇極殿宮門門檻時，不小心將木料鋸短了一尺。這根木料是緬甸進貢的珍貴巨木，這個工匠立即面臨大禍，嚇得沒了主意。蒯祥來看後，端詳了一會，說：「沒有關係，可以補救。」他讓闖了禍的木工將木料的另一頭也鋸短一尺。那木工卻不敢下手。蒯祥便接過鋸來就鋸。鋸完，按尺寸另外彫刻了兩個口中含珠的龍頭，用活動頭裝到鋸短了的門檻上。再把門檻安裝到門上，尺寸完全吻合，而且便於拆卸。這種裝置，被稱為「金剛腿」。
還有一次，宮殿上樑時，一端的頭怎麼也投不准，在場的工匠毫無辦法，又請蒯祥來解決。他爬到樑上，看準位置，猛一斧頭，兩根樑木就服服帖帖地吻合到一起了。蒯祥因此被人稱為「蒯魯班」。他後來做到工部尚書（負責建築、製作的最高長官）。直到明天順年間，明朝宮廷內的所有營繕、建築，都還由他負責。
經過多年的修建，北京宮城與皇城終於基本建成。明成祖於公元1420年，正式將京城遷往北京。原京城應天府，改為南京，作為副都。
明成祖在北京，還讓他的大臣姚廣孝為他建造了兩口青銅巨鐘。這兩座大鐘，現在還剩一口，重四百多公斤，高七米，外徑三米三，上面鑄滿二十多萬字的經文，成了北京的傳世珍寶。
