朱棣在南京做皇帝，一刻也没有忘记他的军事与政治根据地北平.当年，他就改北平为北京，作为陪都，并着手迁都北京的工作.
北京在辽和金代都做过都城，元代称为大都，更成为全国的政治文化中心.虽然在元朝末年，北京城市受到严重破坏，经济凋敝，人口减少，但是北京在政治、军事上的重要性却更突出了.当时，威胁明朝安全的主要力量，仍然来自退守到关外的元朝残余势力，他们一直想打回北京，复辟元朝.将明朝的京城迁到北京，将能更有效地组织力量，抵抗元朝残余势力的侵犯.明成祖就曾多次从北京出发，征讨瓦剌等蒙古贵族.
明成祖在北京镇守过二十多年，既熟悉那里的一切，又有
盘根错节的势力和深厚的感情，建都北京，自然更能巩固他的统治.
早在永乐元年以后，明成祖就多次命令将江苏、浙江、山西等九省大批富足的居民迁到北京；又在昌平营建他的陵墓.
公元１４１６年，他命令文武大臣讨论营建北京城的方案.第二年，任命泰宁侯陈为营建北京的总指挥，前后从全国各地招来二十多万工匠，上百万的民，还有难以计数的军队.建城所需材料来自全国各地.百年以上的珍贵木材，是从湖广、四川、贵州等地采伐，经过
千山万水运送到北京的；城砖与墙砖，则在山东日夜烧制；宫内铺地的“金砖”（大方砖），则烧制于苏州.
营建北京，主要是建设宫城（紫禁城）和皇城（包括祭坛和官署）.明代的紫禁城建在元代皇宫大内的旧址，但略向南移，南北方向上则扩大了许多，长九百六十米，东西宽七百六十米.周围城墙高十多米，在东西南北的正中分别有东华、西华、午、神武四座城门.午门南面是皇城的南门，称承天门，就是今天的天安门.皇城外有宽五十二米的护城河.紫禁城中的宫殿分前后朝.前朝（外朝）有皇极、中极、建极三大殿，后朝有乾清宫、交泰殿、保宁宫三大殿.六座大殿都位于全城的中轴线上，布局非常严整.
营建北京的工程中，明成祖重用了一个能工巧匠蒯（ｋｕǎｉ）祥.蒯祥是苏州人，出身于木工世家.他父亲主持过南京城宫殿木工活的制作.蒯祥也学得一手好手艺，建房造屋，估计尺寸，量度长短，布置间架结构，与设计不差分毫.他还精通泥、石、漆、竹等手艺.据说，他能够双手各拿一支笔，同时画两条龙.画成后，两条龙龙身可以完全重合在一起.
蒯祥隶属于工部管辖.紫禁城开始修建后，他被明成祖召到北京，担任“营缮所丞”（负责工程的设计与施工）.紫禁城的布局，多出于他的巧妙设计.他还常常解决一些技术难题.据说，有一次，一个木工锯皇极殿宫门门槛时，不小心将木料锯短了一尺.这根木料是缅甸进贡的珍贵巨木，这个工匠立即面临杀身之祸，吓得没了主意.蒯祥来看后，端详了一会，说：“没有关系，可以补救.”他让闯了祸的木工将木料的另一头也锯短一尺.那木工却不敢下手.蒯祥便接过锯来就锯.锯完，按尺寸另外雕刻了两个口中含珠的龙头，用活动头装到锯短了的门槛上.再把门槛安装到门上，尺寸完全吻合，而且便于拆卸.这种装置，被称为“金刚腿”.
还有一次，宫殿上梁时，一端的头怎么也投不准，在场的工匠毫无办法，又请蒯祥来解决.他爬到梁上，看准位置，猛一斧头，两根梁木就服服帖帖地吻合到一起了.蒯祥因此被人称为“蒯鲁班”.他后来做到工部尚书（负责建筑、制作的最高长官）.直到明天顺年间，明朝宫廷内的所有营缮、建筑，都还由他负责.
经过多年的修建，北京宫城与皇城终于基本建成.明成祖于公元１４２０年，正式将京城迁往北京.原京城应天府，改为南京，作为副都.
明成祖在北京，还让他的大臣姚广孝为他建造了两口青铜巨钟.人们推测，这是因为明成祖在“靖难”之役中屠杀过的人太多，心里恐惧，而希望建造这样两座充满法力的大钟，来保佑他的心灵的平安.这两座大钟，现在还剩一口，重四百多公斤，高七米，外径三米三，上面铸满二十多万字的经文，成了北京的传世珍宝.