永乐十九年(1421年)正月,明朝中央政府正式迁都北京,以顺天府北京为京师,应天府则作为留都称南京。明仁宗、明英宗的部分时期,北京还曾一度降为行在,京师复为南京应天府。明清时设置顺天府管辖首都地区,地位与北京市类似,但管辖面积不同。清兵入关后即进驻北京,也称北京为京师顺天府,属直隶省。清咸丰十年(1860年),英法联军打进北京并签订《北京条约》。清光绪二十六年(1900年),八国联军再次打进北京,大量文物被侵略军和坏民劫掠。1901年在京与十一个国家签署了《辛丑条约》。辛亥革命后的民国元年(1912年)1月1日,中华民国定都南京,同年3月迁都北京,直至民国十七年(1928年)中国国民党北伐军攻占北京,张作霖败回东北,北洋政府下台。民国伊始,北京的地方体制仍依清制,称顺天府。直至民国三年(1914年),改顺天府为京兆地方,范围规格与顺天府大致相同,直辖于中央政府北洋政府。这一时期,北京新建了有轨电车系统,和一批现代的文化教育机构,如北京大学、北京师范大学、燕京大学、辅仁大学、协和医学院等。民国十七年(1928年)六月,北伐战争后,首都迁回南京,撤销原京兆地方,北京改名为北平特别市,后改为北平市,隶属于南京国民政府行政院。民国十九年(1930年)6月,北平降格为河北省省辖市,同年12月复升为院辖市。民国二十六年(1937年)七七事变后,北平被日本占领。伪中华民国临时政府在此成立,且将北平改名为北京。民国三十四年(1945年)8月21日,入侵北京的日本军队宣布投降,第十一战区孙连仲部接收北京,并重新更名为北平。