公元1260年，忽必烈在开平即大汉位，成为大蒙古国新的统治者。公元1271年，也就是至元八年，忽必烈正式将国号改为大元，这个国号是忽必烈积极推行汉法的标志。忽必烈推行汉法的另一个重要举措，便是下令在女真人旧都金中都旁规划修建一座新的都城。
▲元世祖忽必烈
1267年，元世祖忽必烈至元四年正月丁未，这一天元大都城破土动工。在采用“大元”国号的第二年，也就是公元1272年，忽必烈命名新都为“大都”。至元十一年（1274），大都宫城基本建成。两年之后，也就是公元1276年，大都城建成；至元二十年（1283），城内的修建基本完成。
大都平面呈南北略长的长方形，面积约50平方公里。城北面和东西两面城墙的北段今天还有遗迹可寻，即今天北京市区北部的所谓“土城”，北京地铁10号线的“北土城”站和“西土城”站即因此而得名。元大都城南城墙的位置大约在今天长安街的南侧。大都全城共有十一座城门，除北面城墙是两座外，其余每面各三座。城的四角那有巨大的角楼，今天北京建国门南侧的明清观象台，就是元大都东南角楼的旧址。
▲元大都城墙遗址
皇城和宫城分布在大都城南部的中央区域。全域的中轴线，南起丽正门，穿过宫城，经过万宁桥，直达大天寿万宁寺的中心阁（今鼓楼北）。考古学家勘探证实元大都的中轴线为明清北京城所继承，可以说，明清北京城正是在元大都的基础上发展而来的。元大都的街道规划整齐，在南北向主干街道两侧还等距离地平列着许多东西向的胡同。马可波罗曾称赞大都城内规划的完善，说它“划线整齐”“有如棋盘”。
▲ 元大都遗址平面复原图
早在营建大都之前的元太宗七年（1235），窝阔台汗就已经在漠北建设了一座都城—哈拉和林城，成了大蒙古国的首都。这座都城遗址位于今蒙古国后杭爱省哈拉和林县内，南北长1500米，东西较宽处约1120米。城市的主要街道并非南北向，而是偏东30度。
忽必烈于公元1260年即大汗位的开平，则在中统四年（1263）加号“上都”。这座古城在哈拉和林之南、大都之北，位于今内蒙古自治区正蓝旗。上都是连接漠北蒙古兴起之地与“汉地”的交通枢纽，东部和西部又是蒙古宗王贵族的分封地，战略地位也很重要。
▲元上都遗址外城航拍
元代都城还有一处，即位于今天河北省张北县的元中都。根据历史文献的记载，元武宗于大德十一年（1307）开始在中都兴建行宫，次年即至大元年（1308）行宫建成，至大二年（1309）诏建皇城角楼，至大四年（1311）正月武宗去世，仁宗即位，便下令罢建。
中都也由宫城、皇城、外城三重城垣相套而成。在宫城中心，考古学家发掘出了完整的“工”字形宫殿遗址。在都城的整体布局和宫城形制上，元中都与元大都都有一定的相似性。但据考古学家徐苹芳的研究，元中都和元上都都属于“离宫”式的城市。
▲元中都遗址