在北京古代歷史長河中，遼、金、元、明、清五個封建王朝統治時期是極為重要的時期。北京的政治地位發生了重大的變化，逐漸取代了長安、洛陽等古都的地位，由地域政治中心上升為全國政治中心。
遼以幽州為南京
遼是契丹人建立的國家，最早居住在潢水（今內蒙古西剌木倫河）與土河（今老哈河）流域，過著“逐寒暑，隨水草畜牧”的生活。907年，唐朝滅亡，中原進入五代十國時期。也就在這一年，契丹耶律氏首領耶律阿保機憑借強大的軍事力量一舉成為契丹族的最高首領。916年，耶律阿保機在龍化州（今內蒙古赤峰市八仙筒一帶）正式建國，國號“大契丹”，成為契丹民族歷史上的第一個皇帝。契丹歷史從此進入發展的新時期。
耶律阿保機建國以后，契丹貴族不再僅僅滿足于南下擄掠人畜和財物，他們企圖在中原地區建立統治，幽薊地區是他們攻取的主要戰略目標，917年耶律阿保機派兵攻打幽州，928年耶律德光兩次出兵河北即是明證。936年石敬瑭承諾割讓幽云十六州之舉無疑加速了這一進程。
938年（遼太宗會同元年，后晉天福三年）十一月，石敬瑭遣使向契丹獻幽云十六州圖籍。同一年，遼太宗耶律德光下詔改國號為大遼（還有一種說法謂改國號在947年），以幽州為南京。從此今北京地區成為遼朝的陪都，北京的歷史也進入一個新的階段，即由地域性的城市開始向全國政治中心城市轉變。
遼代在國家管理上實行“以國制治契丹，以漢制待漢人”的胡漢分治方針，在中央分設北、南兩樞密院，北院統治契丹和北方游牧民族；南院統治漢人。在漢人聚居的地區，遼地方行政制度實行道、府、州軍、縣四級制，與唐及北宋初期制度基本相同。具體到今北京地區來說，938年設置南京道，南京道下設幽都府。1012年（遼圣宗開泰元年），南京改稱燕京，幽都府改稱析津府。1032年（遼興宗重熙元年）后，析津府下轄6州、11個直轄縣。6州包括順州、檀州、涿州、易州、薊州、景州。11個直轄縣即析津、宛平、昌平、良鄉、潞、安次、永清、武清、香河、玉河、漷陰。其中析津、宛平兩縣為附郭縣。
南京道的行政機構是留守司，留守為最高行政長官。南京留守司下屬機構有：三司使，專管燕、薊、涿、易、檀、順等漢人居住州縣的“錢帛”事務；轉運使，負責財貨轉運等事項；栗園司負責栗子生產、銷售和稅收等事務；都虞候司負責皇帝巡幸南京時的巡邏和警衛工作；警巡院負責城區地方治安；統軍司掌管軍事。
南京作為陪都，遼中央政府在這里還設有行使中央權力的軍政機構。宰相府，置左右相、左右平章政事等官職，輔佐皇帝主持政務。都元帥府為中央直接掌管的軍事機構，設都元帥、大元帥統領中央兵馬。南郊設永平館，是遼國接待宋使的處所。
中原政權三次進攻南京
契丹人奪占幽云十六州，是南北政治形勢的一次重大轉折，它不僅使幽燕地區的命運發生重大變化，而且使整個中原直接處于北方民族鐵騎的攻勢之下，形勢是極端不利的。因此，中原統治者在宋遼議和之前，先后發動了三次攻打南京的戰爭，企圖收復幽云十六州。
第一次是后周世宗柴榮北伐。954年，后周世宗柴榮即位。此時中原統治者和遼統治者正好形成反差。柴榮志向遠大，才兼文武，而遼穆宗昏庸殘暴，縱酒無度，日睡不朝，當時人稱“睡王”。于是柴榮在整頓內政，恢復生產的基礎上，制訂了先取吳、蜀，次復幽燕，最后攻取太原，“混一”中國的軍事行動計劃。在取得對吳、蜀用兵的勝利之后，于959年（后周顯德六年、遼穆宗應歷九年）出兵北伐。
這年夏四月，周世宗帶兵北進，沿水路北達滄州，又西入遼境，一舉攻克益津（在今河北霸縣）、瓦橋（今河北雄縣西南）、淤口（今河北霸縣東信安鎮）三關，五月又攻陷瀛、莫二州，其先鋒部隊抵達固安。遼穆宗以南京留守蕭思溫為兵馬都總管出兵迎擊，蕭抵抗無力，周世宗的北伐軍“兵不血刃，取燕南之地”。但恰在此時，周世宗在進軍途中染病而亡，后周軍隊只得班師回朝，北伐之舉功敗垂成。
第二次是高梁河之役。宋太宗即位后，979年（宋太平興國四年、遼保寧十一年、乾亨元年）出兵太原滅掉北漢政權，繼之乘勝伐遼。宋軍到達河北，渡過易水，幽州外圍易、涿、順、薊諸州遼地相繼歸附于宋。北宋軍隊又打敗遼將耶律奚底、蕭討古，抵達南京城下。宋太宗駐蹕城南寶光寺，親自指揮圍攻南京城的戰役。從陰歷六月下旬開始圍城，“穴地而進”，遼南京守將韓德讓（耶律隆運）率兵日夜堅守城池，致使宋軍攻城十數天而不下。
當宋軍圍攻南京之際，遼景宗正在北方游幸狩獵，他主張放棄幽燕，遼軍退守松亭關、古北口。遼將耶律休哥等主動請戰，帶援軍解救南京。這年陰歷七月六日，遼、宋兩軍在燕京城北高梁河一帶展開激戰。宋軍先與遼南府宰相耶律沙的軍隊接仗，未能取勝。繼而與遼援軍交戰，耶律休哥與耶律斜軫率遼軍從左、右翼合擊宋軍，駐守南京馬步軍都督指揮使耶律學古開城接應。宋軍潰敗南逃，遼軍追擊三十多里，斬殺宋軍一萬多人，耶律休哥率軍追至涿州而還。宋太宗股中兩箭，僅乘驢車得以逃脫。遼軍收復了被宋軍占去的州縣。
第三次是雍熙之役。高梁河戰役之后，遼、宋雙方曾多次發動軍事攻勢，互有勝負。982年（遼乾亨四年），年幼的遼圣宗耶律隆緒繼承帝位，由蕭太后代理朝政。這年起，耶律休哥任南京留守，并接任南面行營總管，主持遼宋邊務。宋太宗誤認為遼國主幼勢衰，未經充分準備，竟派大軍北伐。
986年（宋雍熙三年）陰歷三月，宋朝陸路軍隊分三路北進。東路由曹彬、崔彥進、米信率軍從雄州道（今河北雄縣）北上，主攻南京；中路由田重進統兵由飛狐道（今河北蔚縣一帶至山西大同間的古道）北進，居中策應；西路由潘美、楊繼業率領向雁門道（今山西代縣附近）進發，擾遼后方。另有一路水軍自東部沿海，搶占遼西走廊，防止契丹調集援軍由榆關南下，沿海濱救援南京。本來，宋太宗計劃由東、中兩路正面進攻，牽制遼南京的兵力，西路則迂回北上，切斷遼援軍，攻占云、朔二州，最后三路軍隊會師南京城，一舉收復幽云十六州。
戰事初期，宋軍的進攻十分順利。東路軍在大將曹彬的率領之下，一路北上，取岐溝（今涿縣西南）、涿州，占固安等地。西路軍也連續攻克寰州、朔州、應州及重鎮云州。中路軍也一路打敗遼軍，直取蔚州。此時遼大隊援軍未到，耶律休哥采取游擊戰和消耗戰，與東路宋軍周旋，“夜以輕騎出兩軍間，殺其單弱以脅余眾，晝則以精銳張其勢，使彼勞于防御，以疲其力。又設伏林莽，絕其糧道”。東路宋軍糧草濟運困難，只得被迫從固安退至白溝。
此時，西路及中路宋軍進展仍較為順利。東路軍諸將紛紛請求出戰，主帥曹彬于是復率軍北上進攻涿州，再克之。四月，蕭太后和遼圣宗親率援軍南下，兵抵駝羅口（今涿縣東北）。耶律休哥率軍出擊，兩路夾擊涿州，于岐溝關展開激戰，宋軍大敗，陣亡將士多達數萬人。東路軍慘敗，戰局已定，中路宋軍與遼軍在飛狐交戰亦失利。此時西路已成孤軍，且失去作戰意義，但主將潘美與監軍王侁卻幻想獨建奇功，強令副將楊繼業帶兵攻朔州。在孤軍深入，沒有后援接應情況下，宋軍在朔州南中了遼軍埋伏，號稱“楊無敵”的楊繼業受重傷，在陳家谷口（今山西朔縣南）被俘，絕食而亡。遼軍割取楊繼業首級作為獻俘戰利品送至南京。楊繼業是北宋名將，他的民族氣節深為宋、遼人民敬仰。當宋、遼議和以后，在遼國境內古北口修建“楊令公祠”，以示紀念。該祠俗稱“令公廟”，至今猶存。
“澶淵之盟”及其影響
宋朝經過兩次北伐失利，已失去向遼主動進攻的能力。公元1004年（遼圣宗統和二十二年，宋真宗景德元年）閏九月，蕭太后和遼圣宗親率二十萬大軍南征，一直打到黃河邊，深入宋境。宋真宗受寇準等大臣的堅請，被迫至前線督戰，雙方互有勝負，同年的十二月最終議和。訂立盟約的地點在澶州（今河南濮陽），史稱“澶淵之盟”。根據盟約規定，宋朝每年向遼納銀10萬兩，絹20萬匹，在南京交割，宋遼以白溝為界。
“澶淵之盟”的訂立，表明南北軍事力量達到一定均勢，宋遼都不可能彼此吞并。盟約的簽訂對宋朝來說固然屈辱，但在以后一百多年內，雙方基本維持和平相處的局面，遼朝在南京的統治地位得以鞏固，南京從軍事前哨一變而成為與宋朝交往的友好城市。南京政治、經濟、文化地位繼續上升，這些為其在金代上升為正式都城奠定了基礎。
南京地區不論是在軍事、經濟、政治、文化上對于遼國的存在與發展都有著至關重要的作用。《金史·梁襄傳》曾對此有過分析：“亡遼雖小，止以得燕，故能控制南北，坐致宋幣。”這形象地說明了南京的重要地位。
“海上之盟”及北宋燕山府
宋遼共立澶淵盟約，形成雙邊百余年相安的和平局面，但北宋統治者想收回幽云十六州的想法始終未改。到了宋、遼二朝末年，原來依附于遼國，生活于東北的女真族迅速崛起，公開起兵抗遼。北宋統治者為了轉移國內矛盾，想乘金人攻遼之機奪取幽燕之地。于是在1120年（宋宣和二年）派使臣趙良嗣（原名馬植）通過海道赴金聯系，雙方議定合力滅遼。滅遼后，以長城為界，金國占據遼故地，宋朝收回幽云十六州，宋將每年交付遼國的金帛轉納金國，史稱“海上之盟”。
1122年（遼保大二年、宋宣和四年、金天輔六年）春，金兵率先攻克遼中京（今內蒙古寧城西），天祚帝西逃至云中。駐守燕京的耶律淳在手下將領文臣的慫恿下，自立為帝，號天錫皇帝，改元建福，史稱“北遼”。但耶律淳很快就在內外交困中病死，被草草葬于燕京西山。遺命又立天祚帝次子秦王定為帝，改元德興，由耶律淳妻蕭氏為太后，主持軍國大事。
這年陰歷七月，宋宦官童貫等率軍攻燕京，遼將郭藥師率所部“常勝軍”降宋，獻出涿、易二州，宋軍進逼到良鄉，隔盧溝河（今永定河）與遼軍主力對峙。這時郭藥師又獻計，出奇兵繞過遼軍防線，直接攻取燕京。十月二十三日，郭藥師以輕騎夜渡盧溝河，繞道從三家店至安次。次日晨，派常勝軍5000人混入郊民之中，奪迎春門入燕京城，列陣于憫忠寺前。郭藥師下令殺盡城中的契丹、奚人，引起了強烈的反抗。蕭太后下令閉城，與宋軍展開激烈巷戰，又派人招回遼軍主力，郭藥師軍隊大亂，其本人棄馬逾城而逃。一個攻取燕京的絕好機會就這樣喪失了。盧溝河以南的宋軍聞知常勝軍大敗，遼主力又回師反擊，遂潰不成軍，自己放火燒了軍營、糧草，狼狽退逃白溝。
蕭太后在擊敗宋軍之后，曾遣使向宋朝請降，并提出遼如果滅亡，宋也難免“唇亡齒寒”的命運，希冀遼、宋聯合力量來與金朝對抗。可惜宋朝君臣昏庸，拒絕了遼朝求和。前線的童貫又因軍事上的一再失利，擔心無法收復燕京而獲罪，便秘密派遣使者向金求援。金兵于十二月從居庸關和得勝口兩路南下，遼皇室與官員自古北口逃走，金兵占據了燕京城。
這時，宋朝政府仍想以長城為限與金分界，自然遭到金國拒絕。金只答應把燕京及山前的涿、易、檀、順、景、薊六州歸還宋朝。而且，以燕京是金兵攻占為借口，要求每年從燕京租賦中拿出一百萬貫錢作為代租費交予金人以為報償，軟弱無能的北宋政府只好全部接受金人的條件。金兵退出燕京時，“大毀諸州及燕山城壁、樓櫓，要害咸平之。又盡括燕山金銀錢物，民庶、寺院一掃而空”。還將燕京舊遼官吏、工匠以及家產達150萬貫的富戶三萬余家遷至關外，實際交給宋朝的燕京只是一座空城而已。
而早在1122年十月，宋徽宗就預先于燕京改置“燕山府”。北宋統治燕山府期間民困財竭。1125年（宣和七年）又發生嚴重饑荒，竟然出現父母吃掉自己的骨肉、有人把病死的尸體拿到市場上插紙標出售的慘景。這一年十月，金國在消滅遼殘余勢力后兵分兩路南進。一路由宗翰統領，出云中，攻太原；另一路由宗望領兵由平州攻燕山府。宋朝政府命令守將郭藥師領兵7萬人迎擊。不想郭藥師兵敗，逃回燕京城，扣押了燕山知府蔡靖等人，又叛宋降金。燕山府維持了不到三年時間，又落入金兵之手。