古代政权的更迭，往往伴随着都城的重建，每一座都城代表着当时的建筑技艺水平。而元大都的规划建设，可以说达到了一个前所未有的新高度。
公元13世纪初，成吉思汗率领蒙古铁骑四次南下，围攻金国首都中都，终于在公元1214年将中都攻陷，然后一把火毁了金朝苦心经营了63年的都城。在成吉思汗的年代，蒙古还沿袭着游牧的习惯，并没有固定的首都，直到四十余年后，成吉思汗的孙子忽必烈继大汗之位，建立了元朝，这才决定将都城定在北京，当时称燕京。至元三年（公元1266年），忽必烈派遣刘秉忠来燕京相地，决定放弃以现宣武区为中心的金中都旧址，而在其东北的金代的琼华岛离宫，即现在北海公园为中心兴建新都。
出家还俗的刘秉忠通《易经》，精阴阳。他主持的元大都设计，完全恪守《周礼·考工记》中的布局。“匠人营国，方九里，旁三门，国中九经九纬，经涂九轨，左祖右社，面朝后市。”新建的元大都坐北朝南，呈一个较规则的长方形，但元大都的城门并没有按《考工记》所要求的都城每面三门，共十二门。而只建十一门，不开正北之门，这也依了八卦北为坎的方位方法。“坎为隐伏”，其方位“重险，陷也”，所以不开城门。以示“北不全见”。也有人认为元大都所以将京城开了一扇门，是受宗教“三头六臂”之说的影响，南面三门为三头，东西三门是六臂，北面只有两个门，哪吒脚下的两个“风火轮”。因此也称元大都为“哪吒城”。
在今天的鼓楼以北往西十五步，曾立石碑刻有“中心之台”。中心台是全城的真正中心，划定南北轴线。大都城内的布局，就是围绕这个中心展开的。
元大都也分为大城、皇城、宫城三组城垣。城南墙在今东西长安街的南侧，北墙在今德胜门外五里的小关一线。东西城墙基本沿现今东西二环向北延伸。大都城的四角都建有巨大的角楼，建国门南侧的明清两代观象台旧址就是元代大都城东南角楼的所在地。
元朝的皇城与明清两代的皇城略相当。皇城以今天的北海、中海一带的湖泊为中心，精心建筑了三组宫殿。两组在湖西，一组在湖东。湖西岸的建筑北面的称兴圣宫，是太后的住所，南面的称隆福宫，为太子所居。设在湖东岸的建筑即宫城，称大内，属于天子所有。宫殿之间的湖泊，称太液池。围绕这三组宫殿筑了一道城墙，称萧墙，也称挡马墙。皇城的门扉深红色，故而称红门拦马墙。在元大都建筑中占据重要位置的宫城，其富丽堂皇的程度在当时堪称世界之最。
元大都城从至元四年（公元1267年）开始兴建，到至元二十二年（公元1285年）才全部建成，历时18年之久。仅宫城部分的工程，就花了四年时间。公元1274年正月，宫阙先成，忽必烈始御正殿，受诸王百官朝贺。公元1276年到公元1285年，旧城居民，贵族功臣，陆续迁入京城。
元大都，蒙古人称为“汗八里”，也就是“大汗之城”的意思。应该说，直到公元1293年，大都东与通州大运河相接的通惠河竣工，整个元大都的营建工作才算最后完成。元大都新城规划最有特色之处是以水面为中心来确定城市的格局，这可能和蒙古游牧民族“逐水草而居”的传统习惯与深层意识有关。由于宫室采取了环水布置的办法，而新城的南侧又受到旧城的限制，城区大部分面积不得不向北推移。
元大都的街道，规划整齐，泾渭分明，相对的城门之间一般都有大道相通。《马可·波罗游记》中曾这样描述：“全城的设计都用直线规划。大体上，所有街道全是笔直走向，直达城根。一个人若登城站在城门上，朝正前方远望，便可看见对面城墙的城门。城内公共街道两侧，有各种各样的商店和货摊……整个城市按四方形布置，如同一块棋盘。”虽然大都城南面三门、北面二门，但从丽正门北穿皇城正中的崇天门及大明门、大明殿、延春门、延春阁、清宁宫、厚载门，直抵中心阁的中轴线上，亦有一条宽阔的御道。经勘查，近年在今北京景山公园（延春阁、厚载门遗址）之北发现的御道遗迹，宽达28米。《析津志》载：“元大都街制，大街二十四步阔，小街十二步阔。三百八十四火巷，二十九弄通”。其著名街道有“千步廊街、丁字街、十字街、钟楼街、半边街、棋盘街。”
经勘查发现，元大都街道分布的基本形式是：“在南北向的主干大道的东西两侧，等距离地平列着许多东西向的胡同。大街宽约25米，胡同宽约6～7米。”元大都内的胡同，其规划是以相邻两城门区间为一区域。近年在元大都光熙门（东北门）至大都城东北隅进行勘查，计发现东西向胡同22条。值得注意的是，今北京东直门（元崇仁门）至朝阳门（元齐化门）之间现仍保存的东西向胡同也是平列的22条。可见，相邻两城门区间内平列22条胡同，当是元大都城规划的统一格式。今北京东西长安街以北的街道，因同在元大都和明北平（北京）城内，所以改动不大，至今仍多保留元大都时期的格局。元大都城街道的布局，奠定了今日北京城市的基本格局。