1215年，蒙古军占领金中都，改中都为燕京。将金朝府库所积，全部运往漠北。城市遭到很大破坏。
蒙古占领之初，燕京的秩序很不稳定，官吏残暴，盗贼充斥，使臣征索百端，燕民甚以为苦。太宗时，虽曾用耶律楚材的建议，一度使秩序有所好转，但并没能从根本上解决问题。
在忽必烈开府漠南时，燕京的地位开始有了变化的转机。潜邸的儒臣们鼓动忽必烈将治理的重点转入中原，甚至一些蒙古贵族将领也支持这一主张。木华黎之孙霸突鲁就主张以燕京为大汗驻跸之所①。忽必烈即位后，郝经正式提出都燕的主张，理由是“燕都东控辽碣，西连三晋，背负关岭，瞰临河朔。南面以莅天下”②。
在与阿里不哥争夺天下的斗争中，燕京起了重要作用。蒙哥死后，阿里不哥及其支持者曾企图将燕京作为他们控制汉地的据点，派遣脱里赤为断事官，行尚书省，据燕京，按图籍，号令诸道，还在燕京周围地区大肆扩兵，准备阻挡忽必烈回军。忽必烈在当年年底赶回燕京，消除了阿里不哥的势力，控制了这座具有重要战略意义的城市，稳定了汉地的形势。忽必烈在燕京住了几个月，作了必要的布置和准备。1260年春，前往开平，纠集自己的拥护者举行了忽里勒台，建立了与阿里不哥对峙的大蒙古国政权，兄弟间爆发了争夺汗位的战争。忽必烈依靠汉人臣僚、汉军和部分蒙古贵族将领的支持，以燕地丰富的物质资源为后盾，战胜了阿里不哥，取得了夺权斗争的胜利。为了控制漠北，他不能放弃开平作为政治中心的地位，为了控制汉地，他同样也不能忽视燕京的作用。于是他把中央行政机构设在开平，在燕京设行中书省。中统四年（1263）改开平为上都，而以燕京为陪都。第二年（至元元年，1264），在中书省臣的要求下，改燕京为中都③。忽必烈即位后，改变了太祖至蒙哥时期以漠北为统治中心的治国方针，开始逐步按汉制制定和完善官制，并大力经营都城。至元四年（1267），在中都东北建立新城。至元八年（1271），大蒙古国正式定国号为“大元”。第二年（1272），命中都新城名为大都，于是大都成为京师，而上都降为陪都。统治中心的南移引起了部分守旧派贵族的不满，他们遣使责问说：“本朝旧俗与汉法异，今留汉地，建都邑城郭，仪文制度，遵用汉法，其故如何？”④忽必烈并未动摇，他遣使向他们解释，大都的建设仍旧按部就班地进行。
耶律楚材像同上都一样，大都新城的建设也是逐步进行的。中统元“建两京殿宇，始置司以备工役”，所置祗应局，下设油漆书局、销金局、裱褙局等。二年，置修内司，“掌修建宫大都造作等事”，下设大、小木局、泥厦局、车局、妆钉铜局、竹作局、绳局等；中统四年，色目人亦黑迭儿丁建治琼华岛。至元元年，又在修葺故宫建筑的基础上，决定大规模建设新宫殿。
当时，最先修建的是广寒殿。它是在金朝离宫广寒殿的废墟上建造的。第二年（至元二年），命工匠制作了巨大的酒瓮——渎山大玉海，置于广寒殿。以此为起点，琼华岛上的工程陆续展开。
在重建琼华岛上的广寒殿工程的同时，忽必烈也着手准备相地另建新城。新城址选定在旧城东北。参与设计、建造的除刘秉忠外，尚有赵秉温、张柔、张宏略、段桢，蒙古人野速不花，渤海人高谡和色目人亦黑迭儿丁。河北曲阳石工杨琼对大都的兴建也作出了贡献。他家世代为石工，他本人从小就学习雕石工艺，“能自出新意，人莫能及”⑤。他奉召参与大都兴建工程，负责管理石匠。城郭宫殿的许多石雕，都出自他手，灵星门内金水河上的三座石桥（周桥），就是由他设计建造的。
至元四年正月丁未（1267年2月14日），新城正式破土动工。十三年（1276）完成，历时近10年。二十年（1283），城内的修建工程基本完成，元政府将旧城的衙门、商铺和税务机关迁入新城。二十一年（1284），建立了管理大都的机构留守司和大都路总管府。二十二年（1285），制定了旧城居民迁入新城的规定⑥，大规模的搬迁工作开始。
大都城呈南北略长的长方形，周围长约28600米。明营建北京城时，北墙南移，因此，大都城的北墙和东西墙的北段，均被废弃，现在，德胜门外尚保留有元代北墙的部分遗址。东、西两城的南段与明清两代北京城东、西墙一致，南墙约在今长安街南侧。城墙用夯土筑成，夯土中用“永定柱”（竖柱）和经木（横木）加固，基部宽24米，城墙的基宽与高和顶宽的比例是3：2：1⑦。
全城共设十一门，东、西、南各三，而北面有二。东三门为光熙门（今和平里东，俗称广熙门）、崇仁门（今东直门）、齐化门（今朝阳门）；南三门是文明门（今东单南，又称哈达门，“哈达大王府在门内，因名之”⑧。后世把崇文门也称作哈达门，实则崇文门在哈达门址之南）、丽正门（今天安门南）、顺城门（今西单南）；西三门是平则门（今阜成门）、和义门（今西直门）、肃清门（今学院路西端，俗称小西门）。十一门象征哪吒三头六臂两足：南三门为三头，东、西六门为六臂，北二门为两足。这可能是设计者刘秉忠的主意。刘秉忠既为僧，也宗道，还精通“天文、地理、律历、三式六壬遁甲之属”⑦，由他作出这种设计安排是很自然的。蒙古贵族对各种学说、各种思想能兼收并蓄，忽必烈对这一设计也是容易接受的。
大都城四角各有角楼，城外有护城河。
大都全城规则整齐，井然有序。它的中轴线，南起丽正门，穿过皇城的灵星门、宫城的崇天门和厚载门，经万宁桥（又称海子桥，即今地安门桥），直达城市中央的中心阁。中心阁西15步，有一座“方幅一亩”的中心台，台正南有石碑，刻有“中心之台”四字，这就是大都城的中心所在。“在城市设计和建造时，把实测的全城中心作出明确的标志，这在我国城市建设史上是没有先例的创举”。
中心阁在今北京城内鼓楼以北。中心阁和中心台之西就是当时的鼓楼，也叫齐政楼。鼓楼上有壶漏、鼓、角。壶漏是计时的仪器，钟鼓为报时的工具。
大都的街道纵横竖直，互相交错。相对的城门之间，都有宽广平直的大道。全城的街道都有统一的标准，大街宽24步，小街宽12步。贵族、功臣主要住西城。当达官贵人们占据了合适的地方住定之后，才允许普通百姓作室。
元朝中央的统治机构中书省在丽正门内，千步廊东。枢密院在皇城东侧。御史台在文明门内、皇城以东不远的地方。
大都的管理机构大都路总管府和负责大都治安的警巡院，在全城中央，中心阁之东。
全城有50坊，坊各有门，门上署有坊名。全城有两个商业区——市，一个在皇城之北，钟鼓楼周围地区；一个在皇城之西，紧靠海子的斜街。
大都的水道分为两个系统，一条是金水河，为宫苑用水。一条是高梁河、海子、通惠河，为漕运系统。城内还有完整的排水系统，南北主干大街两旁的排水渠，是用石条砌成的阴渠。宽1米，深1．65米，有的地方覆盖有石条，其排水方向则与城市自北向南的地形坡度一致。
大都的皇城在城市的中央地区。它的东墙在今南北河沿的西侧，西墙在今西皇城根，北墙在今地安门南，南墙在今东西华门大街以南。
皇城三面临水，南面有门称灵星，它南与丽正门相对。两门间是宫廷广场，广场两侧有长约700步的千步廊。
将宫廷广场置于皇城南而不是沿袭前此广场在宫城正门之南的布局，在建筑设计上是一大突破，“它加强了从大都城正门到宫门正门之间在建筑上的层次和序列，从而使宫阙的布置更加突出，门禁更加森严”⑩。
皇城北墙东北段和东墙外有通惠河，西墙和北墙西段为金水河。金水河在西墙南端入皇城，在灵星门北数十步，河上有石桥三座，称周桥。桥身雕有龙风祥云，桥周遍植杨柳。
皇城内围绕着中心太液池有三大建筑群：宫城、隆福宫和兴圣宫，此外还有御苑。
宫城在皇城的东部，呈长方形，有南三、东西北各一共六门。南门正中者为崇天，左为星拱，右为云从；东门为东华，西门为西华，北门为厚载。宫城东、西墙与今故宫东、西墙相近。北墙当今北海少年宫前。
宫城内的建筑分南北两大部分。南面以大明殿为主，北面以延春阁为主。大明殿、延春阁与紧靠延春阁的清宁宫，成一直线，坐落在全城的中轴线上。
大明殿又称长朝殿，建成于至元十年（1273），是举行重大仪式的地方。凡皇帝登基、元旦、庆寿等重大活动，都在这里举行。大明殿内，设有“七宝云龙御榻，白盖金缕褥，并设后座”。元朝与历代不同的是凡遇大典，帝后同登御榻，接受朝拜。这是蒙古族的传统，元代的皇后可以参与政事的处理。皇帝死后，常常由皇后暂理朝政。
御榻前，陈列着自动报时的七宝灯漏、酒瓮和乐器。在宫殿中陈列酒瓮，也是元朝特有的规矩，除大明殿外，其他宫殿也有，如广寒殿的渎山大玉海。
大明殿后为延春阁，阁下称延春堂，是举行佛、道等宗教仪式和宴会的地方。大明殿和延春阁的后面都有寝殿。延春阁后为清宁宫。宫城后墙的厚载门上也有高阁，其上可表演歌舞。
宫城北为御苑，种植花木，以供观赏；还有用以劝农的“熟地”。
宫城西为玉液池。池中满栽鞭蓉，有龙船可供游戏。池中有两小岛。南者为瀛州，即今团城的所在，上有仪天殿，也称圆殿。北面者为琼华，至元八年改称万岁山。山上有大都城建设最早的广寒殿。
太液池西有两组大的建筑群，南面者为隆福宫，北面者为兴圣宫。隆福宫为皇太子的居处，也称太子宫或东宫。主要建筑是天光殿。后来，因皇太后居此，遂改名隆福。兴圣宫的主要建筑是兴圣殿。殿后有延华阁，东、西鹿殿，畏吾儿殿和其他附属建筑。兴圣宫内有专门收藏图书的奎章阁（后更名为宣文阁）。
“元代宫殿的建筑形式和基本结构是以汉族传统为主的，但同时也吸收了我国各兄弟民族在建筑方面的一些特点，在技术、结构、材料以及建筑装饰方面都有一些创造”。
新城建成后，原来的燕京城就被称为旧城。因为新城在北，故新城也称北城，旧城则称南城。大多数居民迁入新城，旧城逐渐衰落。但南城有许多名胜古迹，是游览的好地方。故大都居民岁时游观，仍以旧城为盛。大都西郊外，有著名的风景区西山。
作为京师，大都的居民包括了多种民族成分。汉族依然占绝大多数，蒙古族也为数不少，此外，还有畏吾儿、回回等色目人。西郊有一个畏吾儿人聚居处，被称为畏吾村，即今天的海定区魏公村。畏吾人阿里海牙就埋葬在高梁河畔。
作为政治中心的大都，同上都一样，也发生过若干政治事件。灭宋后，元朝帝、后以招待宋帝的名义在广寒殿举行了十次规模盛大的庆功筵会。被俘的南宋宰相文天祥被关押在兵马司监狱，终因不屈被杀，留下了“人生自古谁无死，留取丹心照汗青”的壮烈诗篇。至元十九年，这里发生了千户王著痛杀敛财害民的阿合马的大快人心的事件。泰定皇帝死后，两都间又发生了居守上都称帝的泰定之子与据守大都的元文宗间的两都之战。元朝末年，顺帝放弃大都逃往草原，这里又成了明燕王的王府所在。明成祖迁都后，它又成了明清两代的都城。今天，作为中华人民共和国的都城，这座古城正发生着日新月异的变化。
注释
①参见《元史·霸突鲁传》。
②郝经《便宜新政》，《郝文忠公集》卷三二。
③《元史·地理志》：世祖至元元年，中书省臣言：“开平府阙庭所在，加号上都，燕京分立省部，亦乞正名。”遂改中都，其大兴府仍旧。
④《元史·高智耀传》。
⑤陈高华《元大都》，北京出版社，1982年。
⑥《元史·世祖纪十三》：至元二十二年二月，“诏旧城居民之迁京师者以赀高及居职者为先，仍定制以地八亩为一分；其或地过八亩及力不能作室者，皆不得冒据，听民作室。”
⑦《元大都的勘探与发掘》，《考古》1972年第1期。
⑧朱彝尊《日下旧闻考》卷四十五引《析津志》。
⑨《元史·刘秉忠传》。
⑩陈高华《元大都》，北京出版社，1982年。
柯九思《宫词》，《草堂雅集》卷一；叶子奇《草木子》卷四上《谈薮篇》。
陈高华《元大都》，北京出版社，1982年。