公元16世紀50年代，北京城發生了一項巨大變化，其對城市的格局與城市社會的生活均影響深遠。這個變化就是北京外城的修建。
明永樂皇帝自南京遷都北京，永樂四年（1406）開始規劃建設這座新的都城，修宮殿，築城垣。永樂五年（1407）分遣大臣到四川、湖廣、江西、浙江、山西等地征集木料為建築用材。當時有23萬工匠、上百萬民夫以及大量兵士被投入宮殿建造工程。明北京城的營建，從永樂四年開始，到永樂十八年（1420）基本竣工，修建工程延續了15年之久。
建好的北京城略呈扁方形，周長“四十五裏”，[注釋1]“城南一麵長二千二百九十五丈九尺三寸，北二千二百三十二丈四尺五寸，東一千七百八十六丈九尺三寸，西一千五百六十四丈五尺二寸。”[注釋2]近代實測為：南牆6690米，北牆6790米，東牆5330米，西牆4910米。[注釋3]
在規劃建設城市的同時，在南郊修建了天地壇，其始建於永樂四年，完工於永樂十八年。天地壇占地麵積達273公頃，比紫禁城要大許多，反映了皇朝對於祭祀天地活動的尊崇。南郊天地壇的建設，乃仿照南京，遵洪武合祀天地之製。天地壇分兩重壇牆，形成內壇、外壇。兩重壇牆的北部均為半圓形，南部則為方形。天壇內的一些建築，平麵布局也是上圓下方。古人信奉“天圓地方”，以圓形象征天，方形象征地。不過，根據中國傳統禮製，祭天應於南郊，祭地則應於北郊。於是嘉靖九年（公元1530年）決定改遵古法，天地分祭，將原來的天地壇更名為圜丘（嘉靖十三年改稱天壇），專祭天，而在北郊安定門外另築方澤壇（嘉靖十三年改稱地壇），專祭地，與南郊的祭天之壇遙相呼應。
在天地壇之西，同時建有山川壇，與天地壇相對稱。山川壇祭祀太歲、風、雲、雷、雨、海、嶽等神。天地壇與山川壇左右相對，其間所留空間恰恰北對都城的建築中軸線，這顯然是有意的安排。後來修築規劃外城，恰利用了兩壇對稱的格局，城市中軸線從正陽門延伸到永定門。
嘉靖九年，還在東郊建築朝日壇，在西郊建築夕月壇，以祭日、月。於是在北京城的四麵配齊了祭祀天、地、山川、日、月的壇廟，使北京城具備了宇宙象征意義。
永樂修建的扁方形的北京城延續了133年（1420-1553），基本沒有大的變化。但城市生活本身在迅速發展，城內空間日顯不足。
嘉靖外城的修建
有明一代，北患不止，蒙古騎兵多次南下，甚至迫近北京城郊，威脅北京的安全。所以北京建成50多年後，即成化十年（1474），便有定西侯蔣琬上書：“太祖肇建南京，京城外複築土城以衛居民，誠萬世之業。今北京但有內城，已巳之變，敵長驅直薄城下，可以為鑒。今西北隅故址猶存，亟行勸募之令，濟以工罰，成功不難。”[注釋4]蔣琬雖有遠見，但未獲朝準，直至約80年後這項建議才得以施行。
嘉靖（世宗朱厚熜）二十九年（1550）庚戌，俺答入寇，“虜大眾薄都城，分掠西川、黃村、沙河、大小榆河等處，畿甸大震。”[注釋5]此次俺答兵臨北京城下，飽掠京畿八日，史稱“庚戌之變”。這次“薄城”之危終於令明朝下定修建外城的決心。
嘉靖二十九年九月，工部侍郎王邦瑞奏請修築北京外郭城。嘉靖二十九年十二月，兵部提出“築關廂之城”“謂京師南三城關廂應築外牆五千七百八十丈，建樓五座。即以關廂居民計之，每家役一人，共可得萬人，百日可就。宜定於來春興工。”[注釋6]此項建議獲準，開始施工。但轉年二月，嘉靖皇帝以“以事體重大，且選將練兵，休息民力”為由，詔令停工。盡管三關廂居民願自出財力，也仍未應允繼續興工。
直至三十二年（1553）三月，兵科給事中朱伯辰進言：“臣竊見城外居民繁夥，無慮數十萬戶，又四方萬國商旅，貨賄所集，宜有以圍之。矧今邊報屢警，嚴天府以伐虜謀，誠不可不及時以為之圖者。臣嚐履行四郊，鹹有土城故址，環繞如規，可百二十餘裏。若仍其舊貫，增卑培薄，補缺續斷，即可使事半而功倍矣。”嘉靖皇帝最終同意“外城須四麵修築，以全王製”。[注釋7]
當時計劃“四周宜築外城七十餘裏。”具體走向是，“自正陽門外東馬道口起，經天壇南牆外及李興、王金箔等園地，至蔭水庵牆東止，約計九裏；轉北接神木廠、獐鹿房、小窯口等處，斜接土城舊廣僖門基址，約計一十八裏；自廣僖門起，轉北而西，至土城小西門舊基，約計一十九裏；自小西門起，經三虎橋村東馬家廟等處接土城舊基，包過彰義門至西南，直對新堡北牆止，約計一十五裏；自西南舊土城轉東，由新堡及黑窯廠經神衹壇南牆外，至正陽門外西馬道口止，約計九裏。大約南一麵計一十八裏，東一麵計一十七裏，北一麵勢如倚屏，計一十八裏，西一麵計一十七裏，周長共計七十餘裏。內有舊址堪因者，約二十二裏；無舊址，應新築者，約四十八裏……外城規製，臣等議得外城牆基應厚二丈，收頂一丈二尺，高一丈八尺。上用磚為腰牆。垛口五尺，共高二丈三尺。城外取土築城，因以為濠。正陽等九門之外，如舊彰義門、大通橋，各開門一座，共門十一座。”[注釋8]
按照這一方案修建的外城，將會使北京城呈現一個更大的圈層結構。不算皇城及紫禁城，北京城平麵將是一個回字結構。隻是，外城因就舊城基修建，走向並不規整。
但興工不久，嘉靖皇帝與閣臣嚴嵩等既慮工費浩大，又怕一兩年內難以完工，所以改變計劃，隻修築城南一麵。嚴嵩等提議：“前此度地畫圖原為四周之製，所以南麵橫闊凡二十裏，今既止築一麵，第用十二三裏便當收結，庶不虛費財力。今擬將見築正南一麵城基東折轉北，接城東南角，西折轉北，接城西南角，可以尅期完報。”[注釋9]
嘉靖三十二年十月，“京師外城成”。外城南垣長“二千四百五十四丈四尺七寸”，約合7854米；東垣長“一千八十五丈一尺”，約合3472米；西垣長“一千九十三丈二尺”，[注釋10]約合3498米。外城麵積約為24平方公裏。外城的修築，使北京城在平麵上構成了特有的凸字形輪廓。
外郭城“止築一麵”致使整個城市呈凸字形輪廓並不是本意，而隻是權宜之策。當時的想法是，“俟財力裕時再因地計度，以成四麵之製。”[注釋11]隻是這個四麵築城的設想，因種種原因，終明一代，並沒有實施。另外，從已修外城東、西城牆的位置來看，其與內城東、西城牆距離甚近，僅有1裏來地，即使要繼續修建，恐不可能沿已有外城城牆向北延伸。所以待日後“財力裕時”“以成四麵”的說法，可能隻是個托詞。
明北京內外城的整合
外城的修建，直接的推動力是軍事防衛的緊迫需要，但從社會發展形勢來看，還有另外的意義。前引朱伯辰所言：“臣竊見城外居民繁夥，無慮數十萬戶，又四方萬國商旅，貨賄所集，宜有以圍之。”這是修建外城的另一個動機。
在永樂初建北京城的時候，由於連年戰爭的影響，當時北京城內人口稀少，市井蕭條，以致不得不從江南以及山西大量遷移富戶來充實京師。北京附近的農村也是殘破不堪，田園荒蕪，而不得不從外地遷移無地或少地的農民前來耕種，甚至將一些罪犯也發配到北京附近地區屯田開墾。在這樣的形勢下，北京城池的範圍無須建得很大。
由於城內蕭條，永樂初年，明朝在皇城門外、鍾鼓樓、東四牌樓、西四牌樓以及大城各城門附近，修建了幾千間民房和店房，規定一部分“招民居住”，一部分“招商居貨”，叫做“廊房”。[注釋12]這些構成了明朝北京城居民區的基礎。
據研究，明代北京城市人口，洪武初年約為10萬，至正統時（1436-1449）增至96萬。[注釋13]可見，明朝初年北京城市空間尚無不足的問題，但隨著社會的穩定發展，人口繁衍，城市空間很快變得局促。況且城內屢有豪門強占土地的事情發生，如正德十一年（1516），西安門外（皇城外）積慶、鳴玉二坊民居被毀，並造皇店酒肆，建義子府。時軍民房屋，多吞並於勢豪。這些情況均會造成限製不嚴、空間開敞的城外關廂的迅速擴展。兵部最初的建議，並沒有考慮四麵築城，而僅強調南麵“居民繁夥”的三門關廂的防衛，正是這一發展的反映。
除前三門關廂之外，西南郊還有另一片居民區。從景泰年間（1450-1456）與蒙古瓦剌部的戰事記載來看，北京西南郊原金中都遺址一帶尚具土城與民居。例如：瓦剌也先挾所俘英宗至北京西南郊，邀明廷大臣出城迎接正統皇帝大駕，景泰帝疑其有詐，僅派職位不高的官員朝見太上皇於“土城”。這個“土城”應為金中都城垣故址。明軍於京城外西南街巷堵塞路口，埋伏神銃短槍。當地居民皆爬上屋頂牆頭，擲磚瓦擊敵。所謂“西南街巷”“屋頂牆頭”應為金中都街巷之殘存者。[注釋14]