北京作为城市的历史可以追溯到3,000年前。秦汉以来，北京地区一直是华夏民族北方的军事和商业重镇，名称先后称为蓟城、燕都、燕京、大都、北平、京师、顺天府等等。
早在西周初年，周武王即封召公奭于今日北京及附近地区，称燕国，都城在今北京房山区的琉璃河镇，遗址尚存。 又封尧之后人(一说黄帝后人)于蓟，在今北京西南西城区。后燕国灭蓟国[8]，迁都于蓟，统称为燕都或燕京。
秦代设北京为蓟县，为广阳郡郡治。
汉太祖五年，今北京地被划入燕国辖地。元凤元年复为广阳郡蓟县，属幽州。本始元年因有帝亲分封于此，故更为广阳国首府。
东汉光武改制时，置幽州刺史部于蓟县。永元八年复为广阳郡驻所。
西晋时，朝廷改广阳郡为燕国，而幽州迁至范阳。十六国后赵时，幽州驻所迁回蓟县，燕国改设为燕郡，历经前燕、前秦、北燕、后燕和北魏的统治而不变。
五代初期，军阀刘仁恭在这里建立地方政权，称燕王，后被后唐消灭。后晋的建立者沙陀人石敬瑭为了打败后唐，投降契丹人，将燕云十六州在后晋天福元年(936年)送给契丹。这16州是:幽(今北京市)、蓟(今天津蓟县)、瀛(今河北河间)、莫(今河北任丘)、涿(今河北涿州)、檀(今北京密云)、顺(今北京顺义)、新(今河北涿鹿)、妫(原属北京怀来，今为官厅水库库区)、儒(今北京延庆)、武(今河北宣化)、蔚(今河北蔚县)、云(今山西大同)、应(今山西应县)、寰(今山西朔县东马邑镇)、朔(今山西朔县)，并向契丹称自己为儿皇帝。 石敬瑭割让包括今北京在内的燕云十六州为辽国或金国后来对后汉、后周、宋朝威胁打开了门户。
北宋初年宋太宗在高梁河(今北京市海淀区)与辽战斗，意图收复被后晋割让的燕云十六州未果;辽于会同元年起在北京地区建立了陪都，号南京幽都府，开泰元年改号析津府。北宋末年连金灭辽，曾短暂收复燕云十六州，并设置了燕山府路和云中府路，北京属于燕山府路。后金国以张觉事件为借口大举侵宋，再次侵略今北京市。
贞元元年，金国皇帝海陵王完颜亮正式建都于北京，称为中都，在今北京市西南。此后大元帝国、明清的都城均建立于此。
蒙古帝国成吉思汗麾下大将木华黎于1215年5月31日攻下金中都，对城市展开了为期一个月的大屠杀，并彻底夷平了这座城市，后设置燕京大兴府。元世祖至元元年改称中都路大兴府。至元九年，中都大兴府正式改名为大都路，据马可波罗游记叙述:京师蒙古人笃信藏传佛教，象为佛教祥兽，当时大都常有大象漫步。
明朝初年，以金陵应天府 (今南京市) 为京师，大都路于洪武元年八月改称为北平府，同年十月应军事需要划归山东行省。洪武二年三月，改为北平承宣布政使司驻地。
燕王朱棣经靖难之变夺得皇位后，于永乐元年升燕京北平为北京，暂称“行在”(天子行銮驻跸的所在，就称“行在”)且常驻于此，现在的北京也从此得名。朱棣行在北京后，一改元态，北京城秩序井然，繁荣安乐。
永乐十九年正月，朱棣正式移鼎燕京，以之为京师，称为“北京”。金陵应天府则作为留都，称南京。明仁宗的部分时期，则因皇帝个人的喜好因素，北京之法律地位还曾一度由首都，降为君主暂幸之行在，复称金陵应天府为南京，明英宗正统时才恢复燕京京师的地位。
清顺治入关后即进驻北京，亦称北京为京师顺天府，属直隶省。清廷在北京实行旗民分居政策，即八旗居住内城，汉人和回民居住外城。旗人事务由九门提督管理，而汉族、回族事务则交给顺天府衙门管理。
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