安史之亂被平息之后，唐帝國的政治軍事實力大為削弱。投降唐朝的安史余部在河北地區(qū)仍有相當大的勢力，唐朝統(tǒng)治者為了換取他們的擁戴，分別封以諸鎮(zhèn)節(jié)度使的名號，主要有盧龍鎮(zhèn)（治今北京市）、魏博鎮(zhèn)（治今河北大名）和成德鎮(zhèn)（治今河北正定），合稱河朔三鎮(zhèn)。其中幽州盧龍鎮(zhèn)節(jié)度使李懷仙原為史朝義部將，降唐后仍任原職，他在幽州地區(qū)擁有數(shù)萬軍隊，修兵繕邑，籠絡軍心，戶版不籍于天府，稅賦不入于朝廷，名為藩臣，實則割據(jù)。從公元763年（廣德元年）李懷仙割據(jù)幽州起，至913年（后梁乾化三年）李存勗從山西攻占幽州止，在150年內(nèi)，幽州地區(qū)先后更換了28任節(jié)度使。他們名義上為朝廷授職，實際上或為父子兄弟相承，或為軍中部將逐帥自立，中央政府根本無法控制，只好姑息羈縻以求得一時茍安。
長期的藩鎮(zhèn)割據(jù)給幽州人民帶來莫大的災難。幽州地區(qū)兵禍不斷，統(tǒng)治者連年征調(diào)百姓服役、當兵，大肆搜刮民間財富，使“閭里為之一空”。尤其是唐末五代初，劉仁恭、劉守光父子割據(jù)幽州達19年之久，極端貪婪兇殘，使幽州人民的苦難達于極點。劉仁恭當權期間，在與宣武節(jié)度使朱全忠爭戰(zhàn)中，竟然將幽州境內(nèi)凡15歲以上、70歲以下的男子全部征召入伍，并且要自帶兵糧。為了穩(wěn)固軍心，還在當兵的男子臉上一律刺上“定霸都”，在士人胳臂上刺“一心事主”四字。劉仁恭還“筑宮大安山（今房山區(qū)境內(nèi)），選美女充其中。又與道士煉丹藥，冀可不死”。此外，他禁止民間使用銅錢，改鑄鐵錢，甚至“令燕人用墐土為錢，悉斂銅錢鑿山而藏之。已而殺其工以滅口”。更為荒唐的是，他還禁止南方茶商入境，令人把山上的草木葉采來當茶葉強行賣給老百姓，以獲厚利。
907年（后梁開平元年），劉仁恭之子劉守光幽禁其父，自任節(jié)度使。劉守光為政，苛酷甚于其父，史書記載他命人制鐵籠、鐵刷，“人有過者，坐之籠中，外燎以火，或刷剔其皮膚以死”，致使幽州士庶很多逃奔他鄉(xiāng)。911年（后梁乾化元年）八月，劉守光稱帝，以幽州城為都城，建國號大燕，建元應天。為避免與安祿山大燕同名，故史稱劉守光建立的燕為“中燕”。中燕僅存三年，913年，后來建立后唐政權的晉王李存勗親征幽州，攻陷幽州城，擒殺劉氏父子，以周德威任幽州節(jié)度使。
幽州地區(qū)長期被藩鎮(zhèn)割據(jù)勢力所把持，已然失去了封建中央集權國家北方門戶的作用。這時，東北契丹族勢力日漸強大，經(jīng)常出兵南下襲擾。公元917年，耶律阿保機派漢族降將盧文進領兵50萬攻打幽州。盧文進熟知幽州地形，首先派軍隊攻占居庸關以西，再圍攻幽州城。夏四月，契丹軍采用飛梯攻城，并挖掘地道，城中則掘開地道，向里灌油燃燒以阻擊敵兵；契丹軍又在城外堆土山攻城，城中又熔銅汁以灑殺敵兵。幽州守軍在援軍的支持下守城近二百天，使耶律阿保機南侵的企圖落空。公元928年（后唐天成三年），新即位不久的耶律德光又兩次出兵河北，均被擊敗，潰不成軍。在逃經(jīng)幽州時，被后唐軍邀擊，“余眾散投村落，村民以白梃擊之，其得脫歸國者不過數(shù)十人”，自此契丹不敢再輕易來犯。盡管當時，契丹占領了山后的蔚、新、媯、武、儒諸州和幽州以東的營、平等州，但向幽州幾次進兵卻始終未能攻下，這說明中原王朝還是有保衛(wèi)和控制幽燕地區(qū)的能力。
為了防御契丹，后唐政權在山西、河北等地屯駐了大量的軍隊，其中駐守太原的河東節(jié)度使石敬瑭為后唐明宗之婿，手中握有重兵。公元936年（后唐清泰三年），石敬瑭起兵反后唐。為了奪取后唐中央政權，他遣使向契丹統(tǒng)治者耶律德光求援，以割讓幽（今北京）、薊（今天津薊縣）、瀛（今河北河間）、莫（今河北任丘）、涿（今河北涿州）、檀（今北京密云）、順（今北京順義）、新（今河北涿鹿）、媯（今河北懷來）、儒（今北京延慶）、武（今河北宣化）、云（今山西大同）、應（今山西應縣）、寰（今山西朔縣東北）、朔（今山西朔縣）、蔚（今河北省蔚縣）等十六州給契丹，歲納帛30萬匹為條件，石敬瑭還上表“稱臣于契丹主，且請以父禮事之”。這時，鎮(zhèn)守幽州的節(jié)度使趙德鈞也想乘機自立為帝，同樣希望得到契丹的支持，但他只是答應與契丹結為兄弟之國，讓石敬瑭繼續(xù)鎮(zhèn)守河東。這個交換條件，顯然要比石敬瑭的條件差得多，不但沒有得到耶律德光的回應，反而因按兵不動，助長了耶律德光的南下。在契丹5萬騎兵的幫助下，石敬瑭攻下洛陽，建立了后晉政權。此時，在幽州的趙德鈞、趙延壽父子看后唐政權大勢已去，遂投降契丹統(tǒng)治者，獻出幽州城，結果反被鎖拿回契丹本土。幽州地區(qū)自此歸屬契丹貴族的統(tǒng)治之下，北京歷史開始了新的篇章。