公元1368年8月（洪武元年）明将徐达率兵攻下大都。明兵为便于军事防守，遂将北城南缩５里，另筑新城墙，由此奠定了明代北京城的北界。新建的北城墙仍然只设两个门，东为安定门，西为德胜门。明朝洪武年间，当北平尚未成为新王朝京城时，其范围和城墙情况变化并不巨大，但东、西、南三面的旧土墙已开始用砖包砌。

公元1419年（永乐十七年）开始拓展南城墙，即从今东西长安街往南展拓到今前三门一线。自明中叶起，对城楼进行了大规模修建。修筑京师九门的城楼工程，从公元1436年（正统元年）修到公元1436年（正统四年）才完工。此时的城墙不仅建筑了城楼，门外还设立了箭楼，月牙城也建起了城楼。各门外立牌楼，城四端设立角楼。此外，又加深了城壕，并用砖石衬砌两壁。城墙与壕沟均已颇具规模。原来的城垣仅外侧有砖皮，公元1445年（正统十年）始将城垣内侧也全部用砖加以包砌。

明北京城墙开有九门，那时改定的名称多沿用至今：北面有德胜门、安定门；南面有正阳门、崇文门、宣武门；东面有朝阳门；西面有阜城门、东直门、西直门。

嘉靖年间开始了北京外城的修建。完工以后的外城，全长28里。设门7座：正南为永定门，其东为左安门、其西为右安门；东向为广渠门，西向为广宁门（清道光时改为广安门）。与内城交接的东西交接处有两个小门，东为东便门，西为西便门。后来又增修了各门的瓮城。

经实测，整个北京城墙的内城东西长6650米，南北长5350米；外城东西长7950米，南北长310米。内外城垛口总数为207725，垛下炮眼12602个。

明北京城墙极富特色。其城墙外壁呈不同的倾斜度，城砖层层叠砌，形成阶梯效果，而内侧壁则比外侧壁略微陡峭，并设有上下城所使用的马道。内侧边缘筑有女墙，其下部的方洞用作排水；外侧边缘筑垛口，垛墙下部的方洞用于防御。