唐朝灭隋后,又将涿郡改回幽州。唐太宗时契丹和奚族内附唐朝,朝廷设东夷都护府(治所在营州)进行管辖。武则天时营州之乱,契丹李尽忠攻克营州,东夷都护府废除。唐玄宗收复营州,没有再设东夷都护府,代之以幽州节度使,治幽州(范阳郡,今北京)。天宝元年改为范阳节度使,统兵九万余人,约占全国十节度使兵力的五分之一。安史之乱的主角安禄山就是身兼范阳、平卢、河东三镇节度使,兵力雄厚。起兵反叛后,安禄山、史思明先后自立为燕帝。
五代十国时,石敬瑭以幽云十六州为代价,换取契丹辽国的支持,灭后唐建立后晋。938年年,辽太宗将幽州升为南京幽都府,并大兴土木营建,作为陪都。辽圣宗耶律隆绪时,改为析津府。宋朝没能通过武力收回幽云十六州,宋徽宗宣和五年(1123年),只好花重金赎回了幽州。不过,很快金军南下,宋朝被赶往江南,幽州落入金朝之手。1153年,金朝皇帝完颜亮在北京建都,称中都。
之后,蒙古势力崛起,横扫欧亚大陆,但是当时蒙古人还没有国都的概念,只有汗帐,汗帐在哪,国都就在哪。最早建议定都北京的是将军霸突鲁,他提出幽燕地势雄伟,北连大漠和东北,南制中原及江淮。如果想征服天下,只能定都于燕。1264年,忽必烈恢复了中都的名称,之后开始派人营建,于1267年宣布迁都中都,此时距1215年成吉思汗的大将木华黎攻克北京已经过去50多年。1272年,忽必烈将中都更名为大都,大都是突厥语,意为“汗城”,即帝都。