朱允炆即位后，推行了一系列新政，并取得了很大的成效，史称建文改制。朱允炆首先对中枢权力机构进行了调整，任命兵部侍郎齐泰为兵部尚书，翰林修撰黄子澄为太常卿，方孝孺为翰林侍讲。将中枢权力机构调整完毕，他又陆续推出许多改革措施，其主要内容有：省刑减狱，均江浙田赋，调整政府官僚机构。特别是后者，朱允炆在位期间一直没有间断过，调整涉及到官制的许多方面，其中非常重要的有两项：首先，省并州县，革除冗官冗员；其次，更定内外官制，将尚书的品秩由正二品提高到正一品。这就在相对程度上缓和了封建最高权力机构的畸形特征和内部的不平衡现象。
建文改制虽仅进行了4年，但依然取得了十分显著的成绩。明朝史学家朱鹭称之为“四载宽政解严霜”。
●朱棣发动靖难役
朱允炆即位后，为了加强中央集权，开始削夺其祖父朱元璋分封的诸王藩镇，他削夺了五位藩王后，将矛头指向了他的四叔燕王朱棣。
朱棣少年时就随朱元璋征战，是一员骁勇善战的大将，被朱元璋封在北京，称燕王。朱允炆的削藩令一下，他觉得不能坐以待毙，就在公元1399年毅然起兵，对外宣布是“靖难”，也就是为皇帝平定祸乱。他先控制了北京城，招降了守备通州的将领，夺取蓟州，攻破居庸关。驻军开平的宋忠是防备朱棣的重要军事力量。朱棣起兵后，宋忠不敢贸然进军，而是移军怀来。最后因为部将临阵倒戈，败北而逃，最后在厕所里被捉住了。稳固了后方以后，朱棣就挥兵南下。
朱允炆饱读诗书，是个柔弱的皇帝，没有把朱棣放在心上。大臣黄子澄劝谏后，朱允炆才派长兴侯耿炳文、驸马都尉李坚等人率师北伐，抵挡朱棣的进攻。出发前，朱允炆去送行，对众将说：“你们不要杀伤燕王，不要使朕有杀叔父的坏名声留于后世。”这样的话让将领们缩手缩脚的，怎么打仗呢？此后，朱棣大军取得了一系列决定性战役的胜利，朱允炆再也组织不起大规模的军事征讨。朱棣由此转守为攻，取得战事上的主动。
公元1401年，朱棣进军防守较为薄弱的河北，转战河北各地。当他得知南京守备空虚，于是决定绕过山东，率军直取南京，于第二年兵临南京城下。朱允炆派姑姑庆城郡主为代表，和朱棣谈判，答应与朱棣划江而治，朱棣婉言拒绝了。朱允炆很着急，召见群臣时大哭。
朱棣手下的哨探侦察到金川门是李景隆把守，他便率先派军攻打金川门。燕军一到，李景隆与谷王朱穗马上打开城门投降。城破后，朱允炆失踪了，以兵部尚书茹瀚为首的几十个望风使舵的大臣也都纷纷投降，叩请朱棣称帝。在群臣的“劝说”下，朱棣在南京即位，年号永乐，是为明成祖。到此，朱棣发动的靖难役宣告胜利结束。
●三宝太监下西洋
朱棣攻克南京之后，一直没能找到朱允坟的下落。以后，他又派人去全国各地寻找，也没找到。此时，有关朱允炆的传说越来越多，越来越离奇。有人说，朱允炆并没有让大火烧死，他趁宫中火起，从地道中逃了出去，现在他还在一个寺院里当和尚。也有人说，朱允炆乘着一只小船，出洋跑到其他国家去了。这些说法都让朱棣感到不安，他想：若是朱允坟真的没死，而在什么地方重新召集人马，那岂非一件麻烦事。因此，他召来自己的心腹袁忠彻商量这件事，袁忠彻回答道：“万岁，我以为您可以派一支船队去访问各国。一来可以寻访一下朱允炆的下落，二来可以宣扬一下我们大明王朝的国威，叫那些小国都臣服于万岁，您认为这个办法行不行呢？”朱棣同意了他的建议。
朱棣决定派出船队出使外国，但派谁来统率这支船队呢？他思来想去，决定派自己的心腹宦官三宝太监郑和去办。
郑和，原本姓马，乳名叫三宝，云南昆阳（在今云南）人。他的祖父和父亲全是虔诚的伊斯兰教徒，并且曾去麦加朝过圣。公元1381年，朱元璋的军队进攻云南的时候，将刚刚10岁的三宝掳到了军中。以后，朱元璋将三宝送给了燕上朱棣。自此，三宝便成了燕王府里的一个小宦官。三宝从小聪明伶俐，很得朱棣的喜爱。他曾经跟随朱棣四处征战，见过不少世面，长了很多见识。三宝也曾参加过多次战斗，他熟知兵法，很有指挥才能。因此，朱棣决定由他出使“西洋”。当时，“西洋”是说现在的文莱以西及印度洋沿岸各国。郑和接受了明成祖的特殊任务。
明成祖永乐三年（公元1405年）六月十五，郑和与副使王景弘率领着庞大船队自苏州刘家港（在今江苏）扬帆启航。船队由62艘大海船组成，这种船船身长44丈，阔18丈，船上可以容下10以）人，号称“宝船”，在当时的世界上是独一无二的。船上除了有士兵和水手外，还有许多翻译、医生和技术人员，共有28800多人。船上携带着大量的瓷器、丝绸、纸张及金银财宝。
郑和的船队首先航行到了占城（在今越南），接着又去了爪哇、旧港（在今印尼）、锡兰等国。他们到达一个国家，便先去拜访该国的国王，献给他们一些珠宝。然后，就用船上带来的东西和当地的人民交换本地特产。郑和带来的丝绸、瓷器等很受各国的欢迎。郑和的船队返航的时候，这些国家的国王便派使臣随船队到中国朝见朱棣。从公元1405年至1433年，郑和先后7次远航出使西洋，到过印度洋沿岸30多个国家，其中最远一次到达了非洲东海岸和红海沿岸、伊斯兰圣地麦加。郑和七下“西洋”的壮举，比西方人发现美洲和好望角的航行要早半个多世纪，在世界航海史上有着重要地位。但是，郑和始终没有找到朱允炆。
●朱棣迁都北京城
“靖难之役”后，有大臣建议明成祖朱棣迁都北平。朱棣在北平经营30多年，统治比较稳定。另外，北平处于北方农业区与牧区接壤处，交通便利，形势险要，是汉蒙各族贸易的中心以及北方政治与军事要地，定都于此不仅可抗击自北入侵的蒙古人，还可进一步控制东北地区，有利于维护全国统一。于是，朱棣决定迁都北平。
公元1406年，朱棣下诏兴建北平宫殿；次年，正式开始修建北平城。朝廷调集了工匠30万人，民夫近百万，云集北平。这个工程十分浩大，所有的建筑材料来自全国各地。其中木材来自湖广、江西、山西等省；汉白玉石料来自北平房山；五色虎皮石来自蓟县的盘山；花岗石采自曲阳县。宫殿内墁地的方砖，烧制在苏州；砌墙用砖是山东临清所烧。宫殿墙壁所用的红色颜料，原料产自山东鲁山，加工在博山；室内墙壁上的杏黄色颜料则产自河北宣化的烟筒山。
为了方便南粮北运，公元1411年，朱棣又命令工部尚书、刑部侍郎等官员主持疏通会通河，整治运河淮南段。从此，运河的运输能力大为提高，漕运在南北运输中开始起主导作用，海运逐渐罢废。
公元1420年，建都的工程竣工。第二年，迁都的准备都已经做好，朱棣及文武百官正式迁都北平，并改北平为北京。新京城以皇宫为中心，以前门、午门、景山、钟楼为中轴线，官衙、民居、商铺分布四周，通裔宽广，街巷整齐，气势雄伟，体现了中国传统的城市建筑思想，是世界建筑史上的杰作。
●明成祖五征蒙古
明初，元朝残余势力北元被逐出中原，但仍然势力强大、雄踞漠北。明太祖时多次派兵进攻北元，促使北元分裂，东部兀良哈归附明朝，中部鞑靼和西部瓦刺仍然与明朝为敌。尤其是鞑靼仍沿袭元朝帝号，势力最为强大。公元1403年，鞑靼别部首领鬼力赤杀死北元皇帝坤帖木儿，自立为可汗，不再沿用元朝国号、帝号；同时，与瓦刺相互仇杀，鬼力赤等各部首领纷纷与明朝建立了朝贡关系。明成祖朱棣一面致力于和平；一面加强边防防守，对蒙古的侵扰进行无情打击。
公元1409年，本雅失里、阿鲁台杀害明朝使节郭骥。朱棣为牵制鞑靼，于五月封瓦刺首领马哈木为顺宁王，太平为贤义王，把秃孛罗为安乐王。然后在七月任命淇国公丘福为大将军，率兵10万讨伐本雅失里、阿鲁台。由于丘福轻敌冒进，只率千余骑兵渡过胪胸河（今蒙古克鲁伦河），落入鞑靼重兵埋伏之中，丘福全军覆没。朱棣大怒，认为如？不及早除去鞑靼，边疆永无宁日，决定亲自率军北征。
公元1410年，朱棣第一次亲征蒙古。命皇长孙朱瞻基留守北京，户部尚书夏原吉辅佐。朱棣命清远侯王友督中军，安远伯柳升为副；宁远侯何福、武安侯郑亨督左右哨；宁阳侯陈懋、广恩伯刘才督左右掖；都督刘江督前哨。大军一路途经兴和（今河北张北），过大伯颜山、小伯颜山，万里萧条，到达清水源（即马塔八海子，今内蒙境内）小驻，然后，又率军经杨林、广武镇、威虏镇、长清塞、顺安镇等地，至元石坡。到胪胸河边，看到河水可饮，朱棣改胪胸河名为饮马河，又为河上地定名为平漠镇。前锋与鞑靼游骑交战，获得小胜。明军从俘虏口中得知本雅失里在兀古儿札河（今蒙古乌勒扎河）。朱棣决定亲率精兵，携带粮草，长途奔袭敌军大战。几天后，明军到兀古儿札河，本雅失里仓皇逃走。次日，明军追到斡难河，与本雅失里激战。朱棣亲自指挥冲击，一鼓作气打垮了本雅失里。本雅失里丢下所有辎重，只率7人渡河逃走。六月，明军回师途中在阔滦海子（今内蒙呼伦湖）附近与阿鲁台遭遇。朱棣亲率骑兵冲入敌阵，阿鲁台大败而逃。明军追击一百余里，斩杀百余人，因天热缺水而收兵回营。阿鲁台虽受重创，但仍派出小股骑兵尾随明军，袭扰明军的后卫。朱棣便亲自率一千余名精兵断后，设下埋伏，痛歼了尾随的鞑靼兵，使其不敢再来侵扰。摆脱了敌人尾随之后，明军又遇上了严重的缺粮问题。朱棣一面拿出自己节省的一份口粮分给士卒，一面下令携带粮食多的借给缺粮的，回京后加倍偿还。七月，朱棣回到北京。
公元1414年，因蒙古贵族扰边，朱棣决定再次亲征蒙古，朱瞻基随从。二月，下诏亲征瓦刺，发马步军50多万。四月，蒙古贵族鞑靼李罗布花等5人率部投降。五月，明军至饮马河。六月初三，明军前锋在康哈里骇（即三峡口，今蒙古乌兰巴托东，克鲁伦河西岸）击溃瓦刺前哨部队。次日，从俘虏口中得知马哈木大营距此地只有百里，朱棣下令全军昼夜兼程前进。初七，在忽兰忽失温（今蒙古乌兰巴托东，土拉河东岸）与马哈木、太平、把秃李罗率领的3万瓦刺大军相遇。瓦刺军队占据山顶，居高临下冲向明军。柳升用神机炮击毙敌骑数百，朱棣乘机率铁骑发动进攻。双方展开激战，互有死伤。马哈木终于抵挡不住明军的攻击，开始撤退。明军乘胜追击，一直追到土刺河边，马哈木连夜向北逃遁。朱棣考虑自身损失也较大，不宜再战，便下令班师。回师途中，击退了瓦刺的袭扰，于八月回到北京。忽兰忽失温一战，斩其王子十余人，部众数千级。瓦刺元气大伤。公元14巧年，马哈木派遣使节向明朝谢罪，进贡马匹。两年之后，马哈木去世，明朝让他的儿子脱欢继承爵位。
阿鲁台的势力日益强大，常常侮辱明朝使节，甚至派兵侵扰边境。公元1422年年初，阿鲁台大举进攻兴和，杀死明将王祥。朱棣决心第三次亲征。三月，成祖率大军经鸡鸣山、云州（今河北赤城）、独石（在今辽宁）、威远至沙珲原。阿鲁台大惧，尽弃其辎重马畜于阔滦海子，向北逃走。朱棣命焚其辎重，收其马畜，然后班师。回师时，因兀良哈等三卫暗通阿鲁台，顺便击溃之，虏牛羊十余万只带回京城。
公元1423年，朱棣听说阿鲁台又要侵犯边境，决心第四次亲征。九月，朱棣到达沙城（今河北张北西北），从前来投降的鞑靼首领阿失帖木儿等人口中得知阿鲁台刚被瓦刺打败，不会南下。但朱棣仍率大军到达饮马河附近，接受了鞑靼王子也先的归降，然后班师回朝。
公元1424年年初，阿鲁台率兵进攻大同。朱棣率大军亲征阿鲁台，以大学士杨荣、金幼孜扈从。五月，大军至开平，阿鲁台远遁。朱棣大军至祥云屯，又至翠云屯，明军到达答兰纳木儿河一带（今中蒙边境地区）分兵搜索，未见阿鲁台踪迹。朱棣担心粮草接济不上，决定班师。七月，朱棣病逝于榆木川（在今内蒙古）军中。
●土木堡英宗被俘
明英宗朱祁镇即位后，重用宦官王振。公元1449年，北方蒙古族瓦刺首领也先派3000犯使者到北京，向明朝进贡一些马匹以后，要明朝给他赏金。王振接见了瓦刺使者，发现也先谎报人数，就减少了赏金，降低了马价。也先为他儿子向明朝求婚也遭到了王振的拒绝。也先派使者来明朝，本来就是挑衅。这样一来，也先恼羞成怒，亲自率兵进攻明朝的大同。大同守将向朝廷发出告急文书，请求派军支援。
收到边报之后，英宗急忙召集大臣商议对策。权倾朝野的王振提议皇帝御驾亲征，他以为大军一到，便会把对方打个落花流水。另外，王振的家乡距离大同不远，皇帝御驾亲征，他不仅可以跟随皇帝游览一番，还可在家乡百姓面前露脸，光宗耀祖，真可谓一举多得。而兵部尚书邝量、兵部侍郎于谦、吏部尚书王直等一干大臣认为，敌兵有备而来，朝廷草草招集人马，准备得不十分充分，皇帝不能亲征，因而竭力谏阻。英宗没有自己的主意，只听王振一人的主张，况且，英宗也想自己亲自体味一下祖宗戎马倥偬、横扫四方的感觉。所以，英宗把朝政之事交给弟弟邝王朱祁钰，让于谦留守北京，自己率领王振、邝量等官员及50万军兵，于七月十六从北京出发，直奔大同。
由于是仓促发兵，军队的纪律十分涣散。而王振一路随意发号施令，本来是这次出征统帅的英国公张辅实际上被架空了。部队行军拖泥带水，没走几天，粮草给养便接济不上了，偏偏又遭遇暴风雨，士兵们又饥又冷，叫苦连天。好不容易赶到大同附近，士气已十分低落。探马回报没有发现瓦刺部的一兵一卒，王振以为敌人迫于明军的威势，已经望风而逃。他正要发令继续追击，探马又来报告：他派出的两支先锋部队在大同城边被敌军杀败，全军覆没了，其他各路明军纷纷溃退下来。他又得到消息：也先率领的兵力十分雄厚，而且都是骁勇善战的骑兵。王振感到事态严重，下令退兵回朝。但由于错误指挥，耽搁了退兵时间，殿后的部队被瓦刺军追赶上，被打得大败。
明朝几十万大军在抵抗中退到了土木堡（今河北怀来西南）时，天还没有黑，王振却下令就地宿营。有官员向英宗建议：此地无险可守，不如趁着天色尚明，迅速赶进怀来城里，据城防守。但英宗没有采纳。土木堡属丘陵地形，名字虽称做堡，事实上却没有堡可守。而且这里缺水，士兵们跑了好多天的路，已是又渴又乏，只想找地方休息。