Đồ gốm nam đứng được chôn khi an táng (thanh từ) từ thời Tào Ngụy, khai quật tại Bát Lý Trang thuộc khu Hải Điến, nay đặt tại Bảo tàng Hải Điến.

Trong thiên niên kỷ đầu tiên của thời kỳ phong kiến Trung Hoa, Bắc Kinh là một thủ phủ cấp địa phương ở phía Bắc Trung Hoa. Các triều đại Trung Hoa đặt thủ đô tại Trung Nguyên và Quan Trung lấy thành này làm nơi quản lý mậu dịch và quan hệ quân sự với các sắc dân du mục ở phía bắc và đông bắc.[38]

Nhà Tần xây dựng nên một nhà nước tập trung cao độ và phân quốc gia thành 48 quận, hai trong số đó nằm trên địa phận Bắc Kinh ngày nay. Kế thành trở thành trị sở của Quảng Dương quận (广阳郡). Ở phía bắc, huyện Mật Vân ngày nay thuộc Ngư Dương quận. Tần loại bỏ các thành lũy phòng thủ phân chia các nước từ thời Chiến Quốc, bao gồm cả tường thành phía nam của Yên, tách đồng bằng Bắc Kinh với Trung Nguyên, và xây dựng mạng lưới giao thông đường bộ quốc gia.[38] Kế thành là ngã ba của các tuyến đường nối Trung Nguyên với Mông Cổ và Mãn Châu.[38] Tần Thủy Hoàng tuần thú Kế thành vào năm 215 TCN, và để bảo vệ biên thùy trước mối đe dọa từ Hung Nô, ông hạ lệnh cho xây dựng Cư Dung quan tại Ngư Dương quận.[38]

Sang thời nhà Hán, triều đình thoạt đầu phục hồi một số quyền tự chủ địa phương. Hán Cao Tổ Lưu Bang tái tổ chức một số chư hầu quốc, trong đó có Yên quốc do Tạng Đồ cai quản (Tạng Đồ hưởng ứng cuộc nổi dậy chống Tần, chiếm cứ Kế thành và sát cánh với Lưu Bang trong Hán-Sở tranh hùng). Sau khi Tạng Đồ nổi dậy phản Hán và bị xử tử, Hán Cao Tổ phong Yên quốc cho bằng hữu từ thuở nhỏ của mình là Lư Quán. Lư Quán sau đó bị Hán Cao Tổ nghi ngờ, vì thế phải bỏ Kế thành và chạy sang Hung Nô. Bát tử Lưu Kiến của Hán Cao Tổ chiếm quyền kiểm soát Yên quốc, và sau đó Yên quốc do các thân vương cai trị, trị sở đặt tại Kế thành. Về sau, Yên quốc được gọi là Yên quận (燕郡), và Quảng Dương quốc (广阳国). Vào đầu thời Tây Hán, bốn huyện của Quảng Dương quốc có 20.740 hộ và khoảng 70.685 khẩu.[39][Note 3]

Đàm Chá tự ở Tây Sơn, được hình thành vào năm 307 thời Tây Tấn, là ngôi chùa cổ nhất tại Bắc Kinh.

Năm 106 TCN, dưới thời Hán Vũ Đế, Đại Hán được tái tổ chức thành 13 châu, Kế thành là thủ phủ của U châu (幽州). phát hiện được lăng mộ của Quảng Dương vương Lưu Kiến (cai trị U châu từ 73 TCN - 45 TCN) vào năm 1974 tại khu Phong Đài, được bảo tồn tại Bảng tàng mộ Tây Hán Đại Bảo Đài.[40] Năm 1999, phát hiện được một mộ hoàng gia khác tại Lão Sơn thuộc khu Thạch Cảnh Sơn song không thể xác định danh tính vị thân vương được an táng trong mộ.[41][42]

Vào đầu thời Đông Hán, năm 57 CN, năm huyện của Quảng Dương quận có 44.550 hộ và khoảng 280.600 khẩu.[39][Note 3] Theo mật độ dân số, Quảng Dương nằm trong 20 quận đứng đầu trong 105 quận trên toàn quốc.[39] Vào cuối thời Đông Hán, Loạn Hoàng Cân nổ ra tại Hà Bắc vào năm 184 và quân nổi dậy chiếm được U châu trong một thời gian ngắn. Triều đình Đông Hán dựa vào quân đội địa phương để đẩy lui cuộc nổi dậy và U châu tiếp sau lần lượt nằm dưới quyền kiểm soát của các quân phiệt Lưu Ngu, Công Tôn Toản, Viên Thiệu và Tào Tháo.[43] Năm 194, Viên Thiệu với sự giúp đỡ của người Ô Hoàn và Tiên Ti công chiếm Kế thành từ tay Công Tôn Toản.[43] Tào Tháo đánh bại Viên Thiệu trong trận Quan Độ năm 200 và đánh bại người Ô Hoàn trong trận Bạch Lang Sơn vào năm 207, bình định phương Bắc Trung Hoa.[43]

Sang thời Tam Quốc, Tào Ngụy kiểm soát 10 châu của Đông Hán, trong đó có U châu và thủ phủ Kế thành. Triều đình Tào Ngụy đặt các thể chế tại U châu để quản lý quan hệ với Ô Hoàn và Tiên Ti.[44] Nhằm giúp duy trì đội quân đồn trú tại U châu, U châu thứ sử vào năm 250 cho xây dựng Lệ Lăng Yển, hệ thống tưới tiêu này giúp nâng cao sản lượng nông nghiệp ở vùng đồng bằng quanh Kế thành lên rất nhiều.[44]

Kế thành bị hạ cấp làm huyện lị của Kế huyện dưới thời Tây Tấn, Trác huyện lân cận (nay thuộc tỉnh Hà Bắc) trở thành thủ phủ của U châu. Vào đầu thế kỷ IV, triều Tây Tấn bị Ngũ Hồ lật đổ, các sắc dân du mục lập ra một loạt các quốc gia đoản mệnh ở phương Bắc Trung Hoa. Trong thời kỳ được gọi là Ngũ Hồ thập lục quốc, khu vực Bắc Kinh từng thuộc về nước Hậu Triệu của người Yết, nước Tiền Tần của người Đê, nước Tiền Yên và Hậu Yên của người Tiên Ti. Năm 350, quân Tiền Yên chiếm được Kế thành từ Hậu Triệu, năm 352 Mộ Dung Tuấn dời đô từ Long Thành (龍城, nay thuộc Cẩm Châu, Liêu Ninh) đến Kế thành, Kế thành trở thành thủ đô của một quốc gia độc lập lần đầu tiên trong vòng 500 năm.[6] 5 năm sau đó, thủ đô của Tiền Yên được chuyển đến Nghiệp thành ở xa hơn về phía nam, nay thuộc nam bộ Hà Bắc.[6] Một triều đại của người Tiên Ti là Bắc Ngụy thống nhất phương Bắc Trung Hoa vào năm 397, triều đình Bắc Ngụy chọn Kế thành làm thủ phủ của U châu. Vị thế thủ phủ châu của Kế thành vẫn được duy trì dưới các triều đại Đông Ngụy, Bắc Tề và Bắc Chu.

Năm 446, Bắc Ngụy cho xây dựng một đoạn Trường Thành từ Cư Dung quan về phía tây đến khu vực tỉnh Sơn Tây ngày nay, mục đích là để bảo vệ kinh đô Đại Đồng trước người Nhu Nhiên.[45] Trong giai đoạn 553-556, Bắc Tề mở rộng Trường Thành về phía đông đến Bột Hải để phòng thủ người Đột Quyết, người Đột Quyết sau đó tập kích U châu vào các năm 564, 578 và 581.[46][47] Hàng thế kỷ chiến loạn khiến dân số phương Bắc Trung Hoa suy giảm nghiêm trọng. Dưới thời Đông Ngụy (534-550), U châu, An châu (nay là Mật Vân) và Đông Yên châu (nay là Xương Bình) có tổng cộng 46.000 hộ và khoảng 170.000 khẩu.[39][Note 3]

Pháp Nguyên tự tại khu Tây Thành được Đường Thái Tông Lý Thế Dân cho xây dựng lần đầu vào năm 645

Sau khi nhà Tùy thống nhất Trung Hoa vào năm 589, U châu được đổi thành Trác quận, trị sở đặt ở Kế thành. Năm 609, Trác quận và An Lạc quận (nay là Mật Vân) lân cận có tổng cộng 91.658 hộ và khoảng 458.000 khẩu.[39][Note 3] Tùy Dạng Đế cho xây dựng một mạng lưới kênh đào từ Trung Nguyên đến Trác quận để vận chuyển quân lương cho chiến dịch tiến công Cao Câu Ly. Do là nơi tích trữ một lượng lớn tài vật, Trác quận trở thành mục tiêu tiến công của các cuộc khởi nghĩa nông dân. Trong số các tướng Tùy, duy có La Nghệ xuất chiến là có thể chiếm ưu thế trước quân nổi dậy tại Trác quận, song La Nghệ sau đó nổi dậy chống triều đình, chiếm cứ khu vực. La Nghệ quy phục nhà Đường, và sau khi đương đầu với Đậu Kiến Đức, Cao Khai Đạo và Lưu Hắc Thát thì nhập triều làm quan. Năm 645, Đường Thái Tông cho xây dựng Pháp Nguyên tự cách Kế thành 3 km (1,9 mi) về phía đông nam để tưởng nhớ các tướng sĩ tử trận trong chiến dịch tiến công Cao Câu Ly. Pháp Nguyên tự nay thuộc khu Tây Thành, và là một trong các chùa cổ nhất trong nội thành Bắc Kinh.

Nhà Đường giảm quy mô lãnh thổ của một quận, đổi Trác quận lại thành U châu, U châu là một trong hơn 300 châu của Đường.[48] Với việc lập ra một châu riêng biệt gọi là Kế châu (蓟州) thuộc địa phận Thiên Tân ngày nay vào năm 730, tên gọi Kế di chuyển từ Bắc Kinh sang Thiên Tân, và thành phố này nay vẫn tồn tại Kế huyện.[49] Trong giai đoạn hưng thịnh đầu thời Đường, mười huyện của U châu có dân số tăng gấp ba lần từ 21.098 hộ với khoảng 102.079 khẩu lên 67.242 hộ với khoảng 371.312 khẩu vào năm 742.[39][Note 3] Năm 742, U châu được đổi thành Phạm Dương quận (范阳郡), song đến năm 762 thì đổi lại thành U châu.

Diên Khánh cổ nhai cư thuộc huyện Diên Khánh được cho là nơi ở của người Hề vào thời Đường và Ngũ Đại.[50]

Để đề phòng các sắc dân du mục phương Bắc, triều đình Đường cho lập sáu đội quân biên thùy phương Bắc vào năm 711, U châu là nơi đặt căn cứ của Phạm Dương tiết độ sứ, được giao nhiệm vụ giám sát các sắc dân Khiết Đan và Hề ở ngay phía bắc tỉnh Hà Bắc hiện nay. Năm 755, tiết độ sứ An Lộc Sơn tiến hành nổi dậy từ Phạm Dương sau khi thất thế trong cuộc tranh giành quyền lực tại triều đình. An Lộc Sơn xưng là hoàng đế Đại Yên, và tiếp tục chinh phục Lạc Dương và Tây An với một đội quân đa sắc tộc gồm: Hán, Đồng La, Hề, Khiết Đan và Thất Vi.[51] Sau khi An Lộc Sơn chết, Sử Tư Minh tiếp tục cuộc nổi dậy từ Phạm Dương. Mộ của Sử Tử Minh được phát hiện tại thôn Lâm Gia Phần thuộc khu Phong Đài vào năm 1966 và được khai quật vào năm 1981.[52] Loạn An Sử kéo dài trong tám năm và khiến quốc lực triều Đường suy yếu nghiêm trọng. Trong 150 năm sau đó, các tiết độ sứ cai quản U châu theo hình thức tự trị.[53][54]

Nhà Đường bị Hậu Lương thay thế vào năm 907, song khi đó U châu do tiết độ sứ Lưu Thủ Quang cai quản độc lập. Lưu Thủ Quang xưng là hoàng đế triều Yên vào năm 911.[53][55] Yên sụp đổ trước tướng người Sa Đà là Lý Tồn Úc vào năm 913, Lý Tồn Úc lập ra triều Hậu Đường vào năm 923.[53] Sự tan rã của triều Đường và tình trạng hỗn loạn thời Ngũ Đại Thập Quốc tạo điều kiện cho người Khiết Đan khuếch trương đến phương Bắc Trung Hoa, nâng cao vị thế của Bắc Kinh trong lịch sử Trung Quốc.[53][55]

Liêu Thái Tổ Da Luật A Bảo Cơ thống nhất người Khiết Đan vào năm 907, quân Khiết Đan bị đẩy lui bảy lần khi cố gắng tiến công U châu trong khoảng thời gian từ 917 đến 928.[55] Năm 936, Liêu Thái Tổ tận dụng mối bất hòa trong triều đình Hậu Đường để giúp một tướng người Sa Đà khác là Thạch Kính Đường lập ra triều Hậu Tấn.[53] Thạch Kính Đường sau đó cắt nhượng Yên Vân thập lục châu, trong đó có U châu cho triều Liêu của người Khiết Đan.[53]