西周初年的古城燕都，位于现在北京房山县琉璃河董家林，城垣为矩形。北齐天保六年（555年），凭借山势之险，设计、修筑的军事工程居庸关南口长城，在山势陡峭处城筑平缓，而在地形相对平坦的地方，城墙壁垒森严。在长城高处设烽火台，可焚烟、举火，日夜 报警，后来又筑起一至三层空心墙台（敌楼），驻扎士兵，并可从三面射击来犯之敌。辽会同元年(938年)，建南京城(今广安门内外)，该城城郭为矩形，皇城位于西南隅，与外城呈“回”字形相套形式，棋盘式道路，居住单元为坊。金贞元元年(1153年)，建金中都， 把辽时的南京城向东、西、南三面扩展，城内有南北干道6条、东西干道3条。为供粮运，集华北平原水系于海河，经白河转潞水逆流而至通州，并开凿50里运河直达中都。金大定二十九年(1189年)，兴建卢沟桥，历经3年建成。元至元八年(1271年)，在原金中都旧址东北部建成大都城，其平面略呈长方形。经实测，周长28．6公里，四周辟城门11座，东、西、南 三 面城墙各辟3门，北面城墙辟两门，相对城门之间有宽广平直的大道，街道分大街、小街、胡同三级，大街宽24步(约25米)，小街宽12步(约12．5米)，胡同宽6步(约6米～7米)，胡同的间距约70多米，胡同之间为宅基，初步奠定四合院住宅与胡同组成街坊的规制，是当时世界上规模最大的城市之一。元至元二十九年(1292年)，郭守敬为了解决开凿通州至大都城内运粮河的水源问题，设计将昌平白浮泉水经瓮山泊（今昆明湖）、高梁河入积水潭，再向南与 通州至大都的运粮河（即通惠河）相连通，使运粮船由大运河可直达大都城内。其中白浮泉海拔55米，瓮山泊海拔40米，其间平均比降仅每千米0．46米，郭守敬因势利导，修筑长50 余里的白浮堰，引泉水先向西行，然后沿着50米等高线转而南下，沿途避开河谷低地，并拦截沙河、清河上源及西山山麓诸泉之水。郭守敬在勘测和施工中对水源和地形条件的科学利用，达到很高的水平。元大都宫苑用水则引自玉泉山，经和义门南水关入城，大都城排水系统均由青石砌筑，顶部盖条石或砖券，有部分排水涵道至今仍沿用。
　　明、清时期，北京城得到进一步的扩展。明永乐十八年(1420年)建成的明皇城在元皇城基础上扩展，周长20里，设四门：正南为天安门、北为地安门、东为东安门、西为西安门；天安门南形成丁字形广场，皇城内设紫禁城，为皇宫重地；在紫禁城南左侧建太庙，右侧建社稷坛，使左祖右社格局得到完整体现；紫禁城北，堆山作为大内镇山，即今之景山；并把钟鼓楼移至景山北紫禁城中轴北延长线上，形成北起钟鼓楼南至永定门长7．8公里的城市中轴线 。明正统三年(1438年)，在皇城陆续建禄米仓、南新仓(今东门仓)和北新仓，城市出现独立 的仓储用地。明嘉靖三十二年(1553年)，为防北方瓦剌族南侵，兴建外城，后因经费短缺，在南部及东、西部分城墙筑成后，与内城东便门、西便门相接，形成“凸”形城郭。清雍正 十二年（1734年），清工部《工程作法》出版发行。该书原编七十四类，大体分为各种房屋建筑工程作法条例与应用料例工限（工料定额）两部分。它的出版目的在于统一房屋营造标准，也是主管部门审查工程作法、验收核销工料经费的文书依据。
　　中华民国时期，随着商业的发展，北京城的旧格局被逐步打破。民国二年(1913年)打通了长 安街，同时打开了神武门后景山前街，又开辟了南、北长街，南、北池子大街。至民国四年(1915年)修筑环城铁路，北京的城墙被拆出七八个豁口，拆除了正阳门瓮城。之后几年内，将皇城东、西、北三面拆 去，改为大道,还建成了一些中式和西式相结合的砖混结构建筑和钢筋混凝土框架建筑。
　　中华人民共和国建立后，于50年代将北京城南北轴线向北延长至北郊，向南延长至南苑，将东西长安街向东西方向延伸，成为市中心区最重要的两条主干道。随着城市人口的迅速增加，住宅由平房向楼房、高层住宅、住宅小区发展；水、电、燃气，以及楼道、电梯，冬季锅炉供暖等与住房配套的公用设施也逐步完善。为了适应城市建设快速发展的需要,根据实用 、安全、经济的原则，开展建筑结构体系定型、构件标准化和住宅标准化设计工作，促进了构件的工厂化生产和建筑工程的装配化。并采用新技术、新设备，研究和应用钢筋混凝土和钢材等新的材料和新的结构，促进了高层、超高层、大跨度和多功能建筑的发展。同期，还陆续建成30多座水库，但由于城市规模不断扩大，特别是耗水量较大的工业发展过快，以及在水源保护区不适当地发展工业，使北京水源污染和缺水的问题日益突出。
　　60年代，北京城市建设水平有了明显的进步。在大型体育场馆建设中，采用了大跨度车辐式双层悬索结构和整体平板型双向空间钢网架等技术；装配式大板建筑开始用于10～11层住宅。
　　这一时期，由于政府财力所限，推行了低造价大板住宅、砌块简易楼以及“干打垒”建筑等，致使居民建筑的功能、质量、抗震和节能等的标准偏低，造成危房后遗症。1975年2月4日海城地震和1976年7月28日唐山地震，两次地震波及到北京。北京市房管局派人参加了海城、唐山地震灾害的调研工作，总结出房屋抗震的多种加固技术措施，为房屋加固 、检测、危旧房改造提供了依据。
　　1977年至1990年，北京城市建设全面发展。1978年10月20日，邓小平同志在视察前三门住宅时指出，今后修建住宅楼时，设计要力求布局合理，增加使用面积，更多地考虑住户的方便，如尽可能安装一些淋浴设施等，还要注意内部装修的美观。要多采用新型轻质建筑材料，降低住宅层高，降低住宅造价。住宅建筑技术中开发出各种砌块体系、滑模体系、大模板体系 、“内浇外砌”体系、板挂体系等成套适用技术。1982年，北京市规划局根据中共中央书记处关于首都建设方针的四项指示，编制了新的《北京城市建设总体规划方案》。该方案提出，城市建设重点逐步从市区向远郊区县转移，在郊区要发展一批规模较大(20万至40万人)的 卫星城镇，市区保持足够绿化用地，重视历史文化名城保护，把城市基础设施水平与城市环境质量作为衡量城市现代化的重要标志。为改善能源供应，更多地从外地引进天然气和电力，大力治理环境污染。住宅建筑设计中，通用图的应用率进一步提高，1983年，在北京市建筑设计研究院设计出图的280万平方米住宅中，采用通用图比例占到89％，高层住宅采用通用图占到62％。1984年至1989年，北京分别建成16层、18层大板试验楼和13层底层大空间大板商住楼。在这期间，北京的建筑设计日趋多样化，如中国国际展览中心，北京音乐厅、国家奥林匹克体育馆等显示出不同的建筑风格。计算机辅助设计（CAD）技术开始应用于建筑设计 。为了加强城市治安工作，北京市公安系统的科技人员针对建筑防火，研制和应用光电、离子等一系列火灾探测器和报警器，开发出阻燃、难燃材料和防火门，使消防工作实现了主动预防。同时，刑事鉴定技术不断溶入先进科学技术，逐渐形成了集医学、化学、物理学、电子学等专门学科为一体的综合学科，至1990年，指纹检验鉴定已经由人工比对实现了计算机自动识别；对爆炸物、毒物、血液等客体的技术检验也从常量发展到微量。
　　北京市城市建设系统的科技队伍不断壮大，科技成果的水平不断提高，到1990年底，有科技人员3万余人，并先后有540余项成果获得国家、市（部）级科技奖，其中，国家自然科学奖 3项，国家发明奖3项，国家科技进步奖24项，北京市科技进步奖特等奖1项、一等奖6项。