公元1213年秋，成吉思汗揮軍南下。10月兵圍中都（今北京），圍城達5個月之久，中都城“軍民餓死者十四五”。
金宣宗坐困愁城，無奈之下，只能派大臣求和，以獻出岐國公主和親、繳納大量金銀和五百童男童女、御馬三千匹為代價，換得成吉思汗退軍。
為了不再次忍受城下之盟的恥辱，1214年5月，金宣宗不顧元老重臣和士民的反對，下令遷都南京（今河南開封市）。做了61年中國北方中心的中都城被它的主人拋棄了。
金宣宗遷都次年（1215年），成吉思汗兵分四路南下，將金中都圍得水洩不通。守城大臣完顏承暉無力迴天，只得自殺。在蒙古軍猛攻之下，中都城終於陷落。
一座寶庫向一群掠奪者敞開了大門，結果是可想而知的。
成吉思汗（1162-1227）
成吉思汗縱容軍隊對中都城進行了瘋狂的搶掠和破壞——“蒙古兵遂入中都，吏民死者甚眾，宮室為亂兵所焚，火月餘不滅。”
因為火勢過大，連成吉思汗本人也已經無法駐紮在旁邊了，而是率軍退駐於長城外側的多倫附近。
當蒙古軍飽掠而歸後，中都城已經幾乎被徹底毀滅，難以再稱得上是一座城市了。此後幾十年間，雖然這裡被改為燕京，成為蒙古汗國治理漢地的治所，但其殘破的景象一直沒有改變，“可憐一片繁華地，空見春風長綠蒿”。
蒙古汗國是以軍事征服立國的草原帝國，對於城市經濟極不熟悉，在燕京的歷任達魯花赤（斷事官，地方最高行政長官）只知道搜刮貢賦，對於恢復城市，安集黎民並不著意。
燕京似乎難有出頭之日了。直到蒙古統治燕京半個世紀後的1264年，新一任蒙古大汗開始在這裡大興土木。
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忽必烈是蒙古帝國第五任大汗，是成吉思汗的孫子，但他與祖父以及前幾任可汗不同，不再僅僅滿足於做一個征服者，他想要成為一個合格的統治者，一個偉大的建設者。
他不但要繼承祖父用鐵蹄踏出的帝國，還要成為中華皇帝——“在亞洲的其他地區成為成吉思汗的繼承人時，在中國，他企圖成為19個王朝的忠實延續者。”
既然要作為中華皇帝，那麼都城便不再適合設在蒙古高原了。
在忽必烈之前，帝國的中心是蒙古高原，都城在鄂爾渾河岸邊的哈喇和林。這是一座典型的草原都市，由窩闊臺汗於1235年建成。
那時的蒙古帝國的疆域西到東歐，西南抵達伊朗高原，北部囊括部分西伯利亞，東部直到庫頁島，南部則與南宋以淮河為界。和林城正好處於較為中央的位置，利用四通八達的驛道可以有效掌控各地。
而到了忽必烈時代，因為和弟弟阿里不哥的徵位之戰，蒙古帝國分裂，窩闊臺、察合臺汗國已經成為敵國，和林城就幾乎成為邊塞，首都再設於此，明顯不合適了。元世祖忽必烈（1215—1294）
因此，1260年忽必烈稱汗後，將自己於1256年建設的開平城（今天內蒙古錫林郭勒正藍旗境內，灤河沿岸）改稱為上都，作為自己的都城。上都是北接哈喇和林，南通中原地區的要塞，符合當時的忽必烈統治區域的管理。但是，既然是皇帝，那麼，正統問題十分重要，必須滅掉以正統自居的南宋，才能名正言順。
而隨著滅亡南宋提上議事日程，也就不得不考慮日後如何治理江南地區，上都又顯得較為偏遠了。
忽必烈麾下，聚集了當時多個民族最優秀的人才，而各民族的精英都勸他定都於幽燕之地，蒙古貴族霸突魯認為：“幽燕之地，龍盤虎踞，形勢雄偉，南控江淮，北連朔漠，且天子必居中以受四方朝覲。大王果欲經營天下，駐蹕之地，非燕不可。”
漢族謀臣郝經則認為：“燕都東控遼碣，西連三晉，揹負關嶺，瞰臨河朔，南面以蒞天下。”而色目人亦黑迭兒也建議在燕京整修宮殿，以作首都。 
元上都遺址
於是，在1264年，忽必烈開始了營造新都的舉措：在中都舊城東北郊外的瓊華島營建宮室，並著手修繕燕京舊城，打算在此定都，仍名為“中都”。
但是，舊燕京城早已殘破不堪，宮室盡成廢墟，修繕比重新築城耗費還要巨大，另外，舊中都的水源主要靠西蓮花池水系，早已嚴重不足。再加上考慮到南方北運的糧食，漕運只能到達通州，若要從通州向舊中都開鑿運河，卻又有海拔高出20餘米，河水無法引出的難題。
於是，在1267年，忽必烈接受重臣劉秉忠的建議，放棄中都舊城，在東北郊外以瓊華島為中心另建都城，仍稱中都。而總工程師，便是劉秉忠。
劉秉忠（1216-1274）像
新都城的執行者劉秉忠是一位傳奇人物，他是河北邢州人，字仲晦，初名侃，年輕時曾隱居為僧，又名子聰。
1242年隨禪宗宗師海雲法師北上到蒙古帝國都城和林論道，因為“博學多才藝”而被忽必烈看重，從此留在忽必烈身邊，備受寵信。
不但在軍國大事上忽必烈對其言聽計從，在城市建設上更是對他極為倚重。當初修建上都時，設計師和總工程師便是劉秉忠。
他選址於灤水之陽、龍崗之陽築城，認為兩者合為重陽，是最為吉祥之地。果然，忽必烈在上都登基後，一路順風順水，擊敗了所有對手，開創了一個新的時代。因此，新都城的修建，劉秉忠仍是總設計師的不二人選。
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劉秉忠和他的學生兼副手郭守敬、趙秉溫都是飽學之士，精通堪輿之學，對他們來說，新都城不僅要宏偉壯麗顯現皇家威儀，還要符合中國天人合一的思想以及禮法傳統。
劉秉忠等人考察前代，發現遼南京城呈方形，周長24裡，外城四面城牆共開8門，皇城在外城西南隅，這顯得規模太小，而皇城未能居中，不符合傳統禮法。
金中都城按照《清明上河圖》中的北宋都城汴梁（開封）建造，周37餘里，近正方形，共13個城門，其皇城偏在西部，這要比遼南京宏偉、周正得多，但仍有瑕疵。
遼代設南京時並未著意建設，而金中都則在遼南京的基礎上擴建，礙於原有格局不能盡情發揮。而新都城則幾乎是白手起家，自然可以放手去做。
於是，他們決定嚴格按照《周禮•考工記》中對於天子之城的規劃進行設計。 
遼南京城平面佈局示意圖
在建城以前，劉秉忠等人先進行了詳細的地形測量，然後擬定了一個全城的總體規劃：
新都城整個都城以積水潭、太液池為中心，外城為方形，九經九緯的道路，前朝後市，左祖右社，軸線分明。
太液池以東一帶建宮城，這符合“得水為上，藏風次之”的堪輿原則。而宮城、府衙則與天上星辰佈局對應起來，皇城對應天上的“中心紫薇垣”；
中央政府最高行政機構的中書省衙署，因其位置處於“紫微垣之次”而被安置在皇城的北面。主持軍務的樞密院被安置在皇城的東側，“在武曲星之次”。
負責監察的御史臺，則被安置在了皇城的西北面，“在左右執法天門上”——這便是天人合一。
元大都平面佈局示意圖
宮城選址完成後，則以大內南門對準外城南門外一顆大樹來確定全城的“王脈”，也就是中軸線，這樣宮城的中心正好位於中軸線之上。
而城門的建設也按照“天地之數，陽奇陰偶”的原則，建11門, 不開正北之門。至於城區，則按照“大衍之數五十”的說法，共建50坊，象徵著天生地成，陰陽合德。
相對的城門之間都有寬廣平直的大道，城內街道縱橫豎直，互相交錯，“天衢肆寬廣，九軌可並弛”。街道皆有統一標準，大街寬24步，小街寬12步。
日後，當馬可•波羅來到大都時，站在城牆上鳥瞰全城，發出了這樣的感慨“一個人若登上城門，向街上望去，就可以看見對面城牆的城門。在城裡的大道兩旁有各色各樣的商店和鋪子。全城建屋所佔的土地也都是四方形的，並且彼此在一條直線上，每塊地都有充分的空間來建造美麗的住宅、庭院和花園。
各家的家長都能分得一塊這樣的土地，並且這塊土地可以自由轉賣。城區的佈局就如上所述，像一塊棋盤那樣。整個設計的精巧與美麗，非語言所能形容。”
元大都土城遺址 待到測量設計完畢，至元四年（1267年）正月，新都正式破土動工，而在動工的時候，首先在地下鋪設了下水道，安裝了排水設備，然後在地面上根據分佈區的佈局，施工興建宮室園苑和住宅房屋。
當年金中都的修建，動用了民夫80萬，兵士40萬，人工量已經極為驚人，但與這次築城相比，就小巫見大巫了。
從各地而來常駐工地的工匠、軍隊自不必說，因農時而只能按季節前來輸役的民夫就極為驚人。
按當時的記載，僅至元八年（1271年），在築城工地上勞動的民夫就達“一百五六十萬”，而新都的修建則進行了9年之久，所有人工加起來，用觸目驚心來形容，毫不為過。
難以計數的民夫在這座大工地上辛勤地勞作，具體負責指揮施工的是漢人張柔、張宏略父子以及工部尚書段天佑。
而蒙古人也速不花、色目人亦黑迭兒、尼泊爾人阿尼哥等人也參與其中，尤其是亦黑迭兒，身為“茶迭兒局諸色人匠總管府達魯花赤”，主持修築宮殿。
這位來自阿拉伯的建築師，將中國古代建築風格與藏族建築、伊斯蘭建築以及蒙古民族習慣相結合，修建了獨具特色的宮殿群：
如宮城中眾多的溫室、浴室、頂殿、棕毛殿、水晶殿、畏吾爾殿等殿宇便是出自他的設計，這些有著異域風情的宮殿與大明殿、延春閣、玉德殿等中原宮殿建築完美地融合。
這些構成了“金殿耀日，玉宇連雲，千門萬戶，穹宏深邃，如登金馬，歷玉階，燦爛壯麗，未有過其右者”的皇宮建築群。
而尼泊爾建築師阿尼哥則負責修建了皇室的佛教寺院，規模宏大的“大聖壽萬安寺”，其中的白塔至今仍存。
在中國歷史上，既嚴格按照《周禮》建城，而又融合各國建築風格，使兩者相得益彰，可說是僅此一家。
至元八年（1271年），忽必烈正式將國號由“大蒙古國”改為“元”。至元九年，忽必烈更是定新都名為“大都”，在他心中，正在建設中的新都一定要配得上自己“大之至也”的王朝。
至元十三年（1276），經過9年的努力，大都終於完成了大體施工，而今天北京城的雛形就此定型。
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