明太祖朱元璋起兵之初，南下至定远(安徽今县)妙山时，当地土豪冯国用就建议：金陵龙蟠虎踞，为帝王之都，应该“先拔之以为根本”。后渡江攻克太平(今安徽当涂县)，归降的元太平路路学教授陶安也建议：“金陵古帝王之都，龙盘虎踞，限以长江之险。若取而有之，据其形胜，出兵以临四方，则何向不克？”朱元璋采纳了他们的建议，于元顺帝至正十六年(1356年)三月攻取江宁，改集庆路为应天府。洪武元年(1368年)，朱元璋称帝，建国号为“明”，以应天为南京。于是，南京成了明朝第一个都城。
南京虽说是“龙蟠虎踞”、“六朝故都”，但在此定都的全是偏安政权，大一统帝国没有一个以南京为都城。况且，南京虽是江南财赋之会，长期以来却有“六朝金粉”之称，风俗奢糜。所以明太祖建国时只将其称为“南京”，而以北宋旧都开封为“北京”，另以自己的故乡临濠为“中都”。直到洪武十一年，才将南京改称“京师”，算是定都了。但人们总是心存疑虑。正如后来郑晓所说：“国朝定鼎金陵，本兴王之地，然江南形势，终不能控制西北。”其实早在洪武时，御史胡子祺就曾经上过一个很有影响的奏疏，疏中历数了可以定都的地点，认为最佳莫过于关中。明太祖也于洪武二十四年命太子朱标往关中地区“巡抚”，实是考察在西安定都的可能性。御史中丞刘基则以政治家的气魄明确表示：北平虽然是辽、金、元诸“胡”之都，但作为京城，实有不可替代的优势。
明成祖通过“靖难”夺取了皇位，在建元“永乐”的当年，便仿南京“应天”府之例，将自己的“龙兴”之地北平府改为“顺天”府，称“北京”，并将直隶苏州等十府及浙江等九省的大批富民迁往北京。至永乐十八年九月，诏告天下，以北京为京师，改京师为南京。经过洪熙、宣德时期的酝酿和争论，最终在英宗正统六年十一月正式定都北京，以南京为“留都”，设立与北京相对应的中央各衙门，确立了南北两京制度。于是，北京和南京均为明朝的“都城”。
丘浚在分析南北二京并立的理由时说：“天下财赋，出于东南，而金陵为其会；戎马盛于西北，而金台为其枢。并建两京，所以宅中图治，足食足兵，据形势之要，而为四方之极者矣。”
丘浚的这番分析，不免有事后诸葛之嫌。明朝两京并立，未必就达到了足食足兵；清朝只以北京为京师，也未必就缺食少兵。明成祖迁都北京，更多考虑的是控制北方，当然也和当时最高统治者在所谓南北之争中站在北人的立场有关。而迁都、定都之后仍将南京作为留都，固然是为了控制东南财赋，更为重要的则是尊重明太祖在南京定都的“祖制”。 但是，不管两京并立出于何种动机，客观上都起到了繁荣南京、发展北京的作用。
北京的所在地是顺天府，顺天府同时也是北直隶的首府；南京的所在地是应天府，应天府则是南直隶的首府。这两个府在明朝叫“京府”。顺天府所在地为大兴、宛平二县，应天府所在地为上元、江宁二县，所以大兴、宛平、上元、江宁四县在明朝又叫“京县”。这样，两府四县的府城、县城其实就在京城。
此外，凤阳仍为“中都”；明世宗由湖广安陆州的兴王府入继大统，故仿应天、顺天之例，升安陆州为“承天”府，嘉靖十八年称“兴都”。这两个城市的政治地位自然不是一般的府城可比，但虽然设有“留守司”，却并无中央的相应机关，所以仍是府城的规模。
