1368年正月，朱元璋在应天府，也就是今天的南京，正式称帝。关于新王朝的都城选址，群臣们纷纷建言，希望能将都城设在中原心脏地带，而朱元璋的思绪却首先飘向了北宋的故都汴梁，也就是今天的开封。洪武元年五月，他亲自前往汴梁考察，郑重其事地表示：急至汴梁，目的就是为了选定都城，以安定天下。回到应天府后，他正式宣布，应天府定名南京，开封则称北京。待徐达等大将攻克元朝旧都大都后，朱元璋又一次亲赴开封，这显示了他对这座历史名城的重视与关注。

然而，开封最终未能成为明代的首都。这里既没有进行系统的都城建设，也未设立正式行宫。原因在于，朱元璋经过两次实地考察后，亲眼见到开封民生凋敝，水陆交通转运困难重重，漕运早已不如唐宋时期那般畅达，于是他果断放弃了在此建都的计划。但为了巩固北方、稳定中原，他仍然需要一个象征性的陪都，开封便被赋予了北京（陪都）的名号，持续十年之久。朱元璋由于出身与政治策略的原因，一直注重掌控江淮地区，依赖江南的人力与财力，于是洪武二年，他最终决定在家乡临濠，也就是凤阳，建立都城。在此前的群臣议事中，历代王朝的都城——长安、洛阳、开封、应天府——都被拿出来一一比较。而元朝旧都大都（即今北京）始终未入朱元璋法眼，很大程度上是因为他的视线仍然集中在江淮和江南地区，对于北方的经营并未作为重点。直到洪武八年，他才再次把关注点转向南京，洪武十一年，正式取消开封作为北京的地位，确认南京为京师，同时将凤阳定为陪都。

北方建都的重任，最终落在了朱棣身上。靖难之役中，朱棣率兵直捣南京，通过武力夺得皇位。永乐元年（1403），他宣布以北平为北京，称行在，初步将北京设为陪都。到了永乐四年（1406），他正式启动建都准备，诏建北京宫殿，派遣大批官员奔赴全国各地采购木材等建筑材料。在此期间，朱棣三度亲临北京：第一次是永乐六年（1408），两年后返回南京；第二次是永乐十二年（1414），为征讨瓦剌而经过北京，次年回南京；第三次是永乐十五年（1417），这一次他再也未返回南京，而是正式宣布全面建设北京都城及紫禁城。次年，他将皇太子也迁至北京，正式确立北京为京师，将南京改称行在（陪都）。自元亡后，北京再次成为首都，中间经历了三十多年的变迁。当时，朱棣不仅把北京定为政治中心，还在京北昌平的天寿山（今十三陵）安置皇家陵寝，意在让子孙世代守护北方疆土。

长久以来，坊间流传着刘伯温设计并主持建造北京城的故事，但实际上，他并未参与北京城及紫禁城的规划建设。倒是在明朝建国前后，他主持过吴王宫和南京城的设计与营建。刘伯温在洪武四年（1371）告老还乡，洪武八年（1375）便去世于青田老家。而朱棣开始营建北京是在1406年，自然无法与他交集。之所以流传这一传说，很大程度上源于朱元璋在攻占南京后，命刘伯温主持南京宫殿的营建，命刘基等卜地作新宫于钟山之阳，从而引发了刘伯温建北京的误解。尽管北京的建设发生在他去世多年后，刘伯温确实曾主张以北京为国都，并对其政治、地理、历史与文化价值进行了详尽分析。

他认为，元朝选择北京为都城，正是看中了地形之强实甲天下，东连沧海，西接晋冀，前有潴大陆之利，北有重关天险之固。即便在元末民变四起之时，大都仍能安然无恙。刘伯温甚至断言，如果元顺帝未弃城而逃，而是重兵驻守，与徐达、常遇春的明军相抗衡，岁月之间，成败利钝，未知其孰而得失也。在建都北京的问题上，他的见解显然高于朱元璋。尽管刘伯温的分析是针对元代，但其地理与战略判断同样适用于明代。在永乐年间之后的二百多年里，北京作为首都的选择，正如他预言般得以实现。