北京中軸線的歷史可以追溯到元朝。元世祖的忽必烈汗放棄了金都，選擇了東北的地點建立了元朝的首都，也就是明清北京的前身。此時中軸線長3.7公裏。明朝初年，徐達將軍將元朝的北墻拆除，移至南面。東、西、南仍用大都會墻，中軸線4.78公裏。明朝永樂年間，順著元朝的中軸線，修建了紫禁城，並開始修建皇城，將元朝的南墻向南推了2裏，從而形成了明北京的內城。明朝嘉靖年間，為了加強首都的安全，修建了北京外城。清朝定都北京後，並沒有大的改動，而是沿用明朝的格局，中軸線長7.86公裏。
北京中軸線的空間格局是:龍頭:煙墩、乾隆碑。煙墩，俗稱煙墩，是壹個高約8米的橋墩，墩上立著壹塊清朝乾隆皇帝制作的禦制石碑。碑上刻有乾隆皇帝用滿漢兩種文字書寫的碑文，記述了燕京都城的概況，是北京重要的歷史文化景觀。天街:永定門外石橋天橋，長1650米。永定門無門樓，直下望樓，望樓與望樓之間有壹圈甕。外城有個大城門，就是廣安門。當時進京的人很少進永定門，壹般走廣安門，因為廣安門外是通往中原和南方的主要官道。從永定門進來後就是天街，壹左壹右是天壇和先農壇。在明代，天壇被稱為天地壇，天地共祭。仙農壇叫山川壇，祭祀天下名山大川。程楠商業街:天橋-潘琪街，長1780米。天壇和先農壇的北墻外，自西向東有壹條溝，叫龍須溝，意思是天界是條龍，溝就像龍口的兩根須。龍須溝有座跨天街的橋，叫立交橋。再往北，是正陽門。北京內城的九個城門中，只有正陽門有兩個城門，從兩邊進入。正陽門甕城有兩座寺廟，東邊的觀音寺和西邊的關帝廟。進城後就是棋盤街。
南皇城:大清門-端門，長850米。中軸線的每個重要建築前都有壹個領導。皇城的大門壹般被認為是天安門廣場，但它實際上是清朝的大門，是南門，是皇城的前身。清門進來後，是壹個被皇城城墻圍起來的丁字廣場，兩頭是長安左門和長安右門。在天安門廣場和大清門之間有兩排長長的房子，後來被稱為千千郎。皇宮禦花園:端門-景山，長1990米。端門其實就是皇城的正門。進入端門後，兩邊都是官員辦公的地方，隨時聽候皇帝的召見。與端門相對應的是神武門外的北門。北皇城:景山-地安門，長570米。景山之外，有兩棟樓，叫燕赤樓，後面是兩棟黃瓦紅墻，再北端有兩棟樓，也叫燕赤樓。這堵墻在皇城。過去人們稱之為“裏皇城”，墻上的門叫黃瓦門，所以墻也可以叫黃瓦墻。北城商業街:地安門-鐘樓，長1020米。地安門以北的重要建築是萬寧橋，北京人俗稱後門橋。它是元代通惠河進入積水潭(什剎海)的門戶，可以說是中國大運河北端的象征。