大明永乐元年（公元1403年）正月十三日，这一天的早朝本来应当是很平淡的，但没想到突然炸出一声惊雷，朝会上礼部尚书李至刚上书朱棣称：“北平布政使司是皇上的龙兴之地，因此应该效仿当年太祖高皇帝（即朱元璋）把自己的家乡凤阳设为中都一样，把北平布政使司也立为京都。”这封上书可是说到朱棣的心眼里去了，朱棣立即批准这封上书，紧接着就下诏把北平改为北京，使其正式成为大明朝的国都之一。从这时候开始大明就有三个首都了，一个是朱元璋的老家中都凤阳，一个是朱棣的发家地北京，另一个就是明朝中央政府所在的南京，虽然都是明朝的首都，但是差别还是有的。

此时三都之中地位最高的当然就是南京应天府了，南京作为明朝的首都已经快四十年了，三代皇帝（包括朱棣自己）都在南京办公，这里是权力的核心，是明朝的中枢，而此时的北京从地位上来说和上面所说的中都凤阳一样，不过是一个陪都，表面上是首都，但实际上要人没人要钱没钱，某种程度上北京还比不过凤阳，毕竟凤阳还有老朱家的祖坟。另一个特别尴尬的是北平也是从其他城市手中夺过来的，事实上，在把北平改为北京之前，大明朝是有着自己的北京的，不过当时的北京是开封，这还是朱元璋在位时确定下来的。但正所谓“一朝天子一朝臣”，开封虽然也是古都名城，但始终是比不上北平“龙兴之地”杀伤力大，所以只能黯然退居二线了。

李至刚的这封上书就好比打开了朱棣心中的“潘多拉魔盒”，从里面彻底放出了朱棣想要“迁都北京”的想法，朱棣想要的并不是一个作为政治花瓶的北京，他想要的是一个集政治、经济、文化等优势于一身的帝国首都。因而在北平升格不久，朱棣便正式开始了自己的“大明北京城市规划建设”，并且由其本人亲自担任北京城规划建设的总设计师。

永乐元年（公元1403年）二月，朱棣宣布改北平府为顺天府，从名义上来讲北京就与南京应天府持平了。紧接着朱棣又对北京政治、军事、教育等方面的建制进行改动，改动的方向只有一个就是一切和南京的建制看齐，最好是超过。基础建设跟上了，大项目就要上马了，永乐四年（公元1406年），朱棣下诏以南京的皇宫为蓝本筹建北京宫殿，同时又宣布之前的北京城建设还是不够大气，因而对北京城进行重新设计改造。

此后朱棣更是多次移驾北京，因为到了北京，权力部门也得跟着移动，为了方便皇帝办公，明朝在北京设立行在六部，处理朝廷大事。同时，朱棣感到北京城人气还不够旺盛，这里以前是军镇，当兵种地的比较多，所以尽管城市建设搞得红红火火恍恍惚惚，但是整个城市看上去不是很热闹，为了改变这一现象，明成祖朱棣命令江浙等多地的富商迁徙到北京城来充实北京，当然不让他们白来，如果这些富户自愿去北京那么他们将免除差役五年。另一方面朱棣还命令建造船只200艘，督运粮食492637石到北京作为军用储备粮。永乐七年（公元1409年）朱棣巡狩北京，之后便开始在北京营建自己的陵墓，到这个时候明眼人都能看出来朱棣真正想要的绝不只是一个陪都了，现在就等着捅破窗户纸了。

永乐十五年（公元1417年），规划了十一年之久的北京改造工程正式开工，当时群臣都一致认为北京会是极好的帝王之都，希望朱棣能够早日建完，这是一件于国于民都大有好处的事情。在大环境的推动下，最终仅仅耗时三年，永乐十八年（公元1420年）新的北京城正式竣工交付。朱棣在北京完工后进行了一次视察，十分满意，特别是北京皇宫在“高敞壮丽”方面完全超过南京皇宫，尽显帝王霸气，于是朱棣正式下诏明年迁都北京。

永乐十九年（公元1421年）正月初一，北京正式成为大明朝的京师，南京则降格为留都。至此，永乐帝的迁都工作正式宣告结束，大明朝也正式形成了“两京十三布政使司”（俗称“两京十三省”）的行政布局。永乐迁都前后历时十八年之久，在这期间朱棣始终密切关注着迁都的相关事宜，从整个迁都过程来说，一开始的时候北京是“行在”附都的形式存在，南京的地位比北京高。但是就算是以行在的形式存在，北京所具有的权力却是南京比不上的，皇帝多次驾临北京，并以此地作为桥头堡进攻蒙古，可见军事、政治权力都集中于北京，而南京则成了大后方。在迁都准备的十多年间，朱棣一直在想方设法提高北京的地位，想办法充实北京人口、提高富商数量。可见朱棣之所以会迁都北京绝不仅仅是因为礼部尚书李至刚的那封上书。应该说，朱棣做出迁都的决定是在综合各方面因素后，慎重考虑的结果，而这个考量是涉及多方面的。