一 上都開平
蒙哥汗時期，忽必烈受命總領漠南漢地軍國事務後，南下駐紮在原來金蒙交界的桓州、昌州、撫州一帶金蓮川（今灤河上源一帶）地區。此地原名曷裏滸東川，因夏季盛開美麗的金蓮花，金世宗時易名金蓮川。忽必烈在金蓮川召集、延攬大量人才，形成了金蓮川幕府集團。金蓮川幕府集團後來成為忽必烈奪取和鞏固汗位的主要智囊團。出於長期經營漠南漢地的需要，蒙哥汗六年（1256），忽必烈準備在駐帳附近修建城池、宮室，於是命令藩府之臣劉秉忠占卜吉祥，選擇地點。劉秉忠選定了桓州以東、灤水（今閃電河）以北的龍崗（今內蒙古正藍旗北）之地。此地“龍崗蟠其陰，灤江經其陽，四山拱衛，佳氣蔥鬱”，“展親會朝”，“道裏得中”，既是遼闊坦蕩的天然牧場，也適宜建城。興建新城花了三年時間，先建宮室，後築宮城。竣工後，新城被命名為開平。開平城的興建，使忽必烈藩府得以較穩定地遷徙至北連朔漠、南控中原的金蓮川一帶，對忽必烈履行總領漠南使命和接受漢文化，均大有幫助。（《秋澗集》卷八十一《中堂事記》；《元文類》卷二十二《上都華嚴寺碑》）
關於開平城的興建，在民間還有忽必烈向龍借地建城的傳說。“相傳劉太保（劉秉忠）建都時，因地有龍池，不能幹涸，乃奏世祖當借地於龍。”忽必烈於是依照劉秉忠的建言舉行了借地的儀式。是夜三更天，雷聲大震，龍池之龍騰空而起，離開此地，次日正常施工，以土築地基。這一傳說說明了開平城修建之時，排幹積水是一項比較艱巨的工程。而《史集》中的有關記載恰恰印證了這一說法：為了修建宮殿，忽必烈與謀臣們進行了商議，“全體一致認為，最好的地點是開平府城旁草地中間的一個湖。人們便起議把它排幹。在該國中有一種用來代替木柴的石頭，這種石頭被大量地收集起來，還收集了許多煤；人們用石灰和碎磚把那個湖和它的源頭填滿；熔了很多錫進行加固。在升起達一人之高後，再在上麵鋪上石板……在那石板上麵，建造了一座中國風格的宮殿”。
中統元年三月，忽必烈在開平舉行忽裏台貴族會議，被推舉為第五任大汗。之後忽必烈與幼弟阿裏不哥之間爆發了爭奪汗位的戰爭，結果忽必烈擊敗了控製漠北的阿裏不哥，奪取了在漠北的和林舊都。然而，政治、經濟、軍事等方麵的形勢或原因，致使忽必烈不願意也不可能繼續以和林為都城，來作為國家統治中心。
窩闊台汗建都和林以來，和林城內居民的糧食，主要依賴漢地，多是用大車自南向北轉運。忽必烈在位的三十餘年裏，朝廷經常運送糧食賑濟和林城的居民。假如繼續以和林為都城，勢必造成糧食等物資長途轉輸的更大負擔和壓力。更為重要的是，忽必烈總領漠南漢地多年，即汗位之地又在開平，他的主要統治基礎已在漠南和中原奠定。漠北和林長期就是與之爭位的阿裏不哥的勢力範圍，而且這裏也是固守蒙古舊俗的蒙古諸王的聚集區。在忽必烈看來，繼續以和林為都城，繼續走草原帝國的舊路，不利於蒙漢統治階層的聯合，不利於對中原漢地的管理和控製。而在藩邸舊臣的影響下，一心附會漢法的忽必烈日益意識到穩定和控製漢地的重要性，可以說忽必烈放棄漠北和林，實際上就是改革蒙古舊製、踐行漢法的重要的一環。
忽必烈即位後的三四年裏，多數時間駐於開平城，開平已是有都城之實而無都城之名。為了加強開平城的建設，中統二年（1261）十二月，忽必烈“初立宮殿府，秩正四品，專職營繕”。中統四年五月，忽必烈正式定開平為上都，設立上都路總管府，隨後又開始了大規模的上都營建。（《元史》卷四、五《世祖本紀》）
上都城由宮城、皇城、外城組成，皇城在全城的東南角，宮城則在皇城的中部偏北。上都宮城的主體建築為大安閣，始建於至元三年十二月。大安閣原是宋金故都汴梁的熙春閣，被拆到千裏之外的金蓮川，稍加損益而成。據說，汴梁熙春閣拆下的木材多以萬計，水浮陸輦，動用了大量的人力、物力運抵上都。元代詩人筆下，都把大安閣當成元上都的象征，如“大安禦閣勢岹亭，華闕中天壯上京”，“大安閣是廣寒宮，尺五青天八麵風”。忽必烈臨朝、議政、接見臣下等重要儀式，經常在這裏舉行。大安閣內設有專門的禦榻以及祭祀神明的禮器。《馬可波羅行紀》中記載，大安閣“甚美，其房舍內皆塗金，繪種種鳥獸花木，工巧之極，技術之佳，見之足以娛人心目”。
除大安閣外，上都的漢地建築還有至元八年十一月建成的萬安閣。波斯史家拉施特說“在（上都）城的中央修建了一座宮殿和[另外一座]較小的宮殿”，估計指的就是大安閣和萬安閣。元人汪元量賦詩描寫萬安閣的早朝和宮廷侍從夜值：“鳳銜紫詔下雲端，千載明良際會難。金闕早朝天表近，玉堂夜直月光寒。”
在大安閣、萬安閣之外，見於記載的上都宮殿還有洪禧殿、水晶殿、香殿、宣文閣、睿思閣、仁春閣、鹿頂閣、歇山殿、崇壽殿、楠木亭、隆德殿、清寧殿、統天閣等。
上都的外城大體上呈正方形，每邊長約兩千兩百米，城牆（不包括皇城部分）全用黃土板築。外城的北部是皇家的園林，又稱北苑。皇城在外城的東南角，亦呈正方形，每邊長約一千四百米。皇城的東、南牆是外城東、南牆的一部分。上都城的東、南、西都有關廂，同時在東、西各有一座規模巨大的糧倉。
上都體現草原風格的宮殿為失剌斡耳朵。失剌又作昔剌，蒙古語意為黃色。忽必烈定都開平後，沿襲窩闊台汗和林舊例，設置失剌斡耳朵，作為自己在上都的行在和宴遊之所，即離宮。正如詩雲：“西內西城外，周圍十裏中。草陰迷輦路，山色護離宮。翠殿光凝霧，璿題影曳虹。鳴鑾時一幸，草木盡祥風。”（《近光集》卷一《上京雜詩十首》）
此外上都皇城中的草地四周築有圍牆。各式各樣的野獸飛禽在草地上生息繁衍，如麋鹿、鷹、兔等。忽必烈時常在圍牆內縱馬追逐麋鹿，一則取鹿肉喂鷹，二則消遣娛樂。
在上都城內，忽必烈還建起了孔子廟、佛寺、道觀及城隍廟。孔子廟和城隍廟先後建於至元四年和至元五年。忽必烈在上都所建佛寺，主要是龍光華嚴寺和乾元寺，分別在上都皇城的東北角和西北角。龍光華嚴寺建於忽必烈即位前的1258年，位於上都皇城的東北角。乾元寺建於至元十一年（1274），位於上都皇城的西北角。龍光華嚴寺是禪宗寺院，乾元寺是藏傳佛教寺院。上都道觀主要有位於城東、西的正一教派崇真宮、全真教派長春宮、太一教派太一宮以及壽寧宮等。不難看出，上都城的上述宗教文化設施，是儒、佛、道三教並立。
上都作為忽必烈建造的草原都城，既具有漢地式都城的風貌，又帶有蒙古草原行國的特色。它地處漠北蒙古與漢地的交通要衝，對加強蒙古宗王的向心力和元朝廷控製大漠南北，意義非凡。
由於忽必烈實行兩都巡幸製，上都城內除上都留守司以外的諸官屬因係季節性分司扈從，故其衙署建築均不正規，扈從官員的住宿也頗為簡陋。元初擔任中書省左、右司都事和翰林院編修的王惲曾賦詩描述他在上都的住所：“土屋甖燈板榻虛，一瓶一缽似僧居。”原平章政事廉希憲至元十五年（1278）扈從上都時，也是暫住在華嚴寺。一般蒙古及色目貴族、官宦應該是在氈帳中住宿的。宋本《上京雜詩》曰：“西關輪輿多似雨，東關氈房亂如雲。”可以為證。元人鄭思肖雲上都“四時雨雪，人鹹作土窖居宿。北去竟無屋宇，氈帳鋪架作房”，大體符合實際，也反映了忽必烈所建元上都草原都城特有的人文地理風貌。
忽必烈在上都舉行的祭祀主要是祭天和祭祖。“祀天於舊桓州西北郊，皇族之外，皆不得預禮也。”關於祭天的詳細情況，馬可波羅在其《行紀》中記載道：“每年八月二十八日，大汗離此地時，盡取此類牝馬之乳，灑之地上。緣其星者及偶像教徒曾有言曰，每年八月二十八日，宜灑乳於地，俾地上空中之神靈得享，而保佑大汗及其妻女財產，以及國內臣民，與夫牲畜、馬匹、穀麥等物。灑乳以後，大汗始行。”至元十三年五月初一，忽必烈又派遣伯顏等大臣赴上都近郊祭祀天地和祖宗，告以平宋大捷。（《秋澗集》卷八十一《中堂事記》；《元史》卷九《世祖本紀六》）
二 大都汗八裏
大都，突厥語稱做汗八裏，意汗城。大都城的前身為遼南京（又稱燕京）和金中都。1215年蒙古攻下金朝中都城，複改中都為燕京。蒙古滅金後，蒙廷在燕京設立行尚書省，派斷事官進行管理，燕京也因此成了蒙古控製漢地的中心。不過，飽經戰火和擄掠的燕京早已殘破不堪，“可憐一片繁華地，空見春風長綠蒿”。蒙哥汗時期，忽必烈負責總領漠南漢地軍事，蒙古劄剌亦兒部首領，木華黎國王的後裔霸都魯獻策忽必烈，認為燕京才是蒙古大汗理想的駐蹕之所。他講：“幽燕之地，龍蟠虎踞，形勢雄偉，南控江淮，北連朔漠，且天子必居中以受四方朝覲。大王果欲經營天下，駐蹕之所，非燕不可。”而霸都魯這番建議改變了忽必烈勸說蒙哥汗駐蹕回鶻的打算，忽必烈恍然大悟：“非卿言，我幾失之。”當然，一心固守蒙古傳統的蒙哥汗是不會遷都燕京的，而忽必烈後來也未向蒙哥汗提及此事。忽必烈與霸都魯的對話對將來遷都於燕京產生了深遠的影響。後來忽必烈講，自己能夠居燕京以臨天下，實霸都魯之力也。（《國朝文類》卷六《燕城書事》；《元史》卷一百一十九《木華黎傳》）