建文四年六月，江防都督陈瑄以舟师降燕，燕师渡江，下镇江，直逼南京。谷王朱橞与李景隆开金川门降，南京城陷，宫中火起，朱允炆不知所终。
洪武九年，朱棣已十六岁，准备到封地就藩。朱元璋感觉有必要让皇子们体验民间生活，朱棣与众兄弟来到了称为“中都”的凤阳老家。朱棣在凤阳居住了三四年，民间生活对他的思想意识产生了深刻的影响，史载“民间细事，无不究知”。朱棣在凤阳的这段生活可看作是宫廷教育的实习阶段，回到南京之后就要准备到外地就藩了。
就藩北平
洪武十三年，朱棣就藩北平。分封诸王是朱元璋经过深思熟虑而后决定的。他认为，元朝的灭亡，有一条重要原因就是主弱臣强，皇帝不得藩屏之助。因此，朱元璋要让众子孙都来出力，以维护朱家皇朝。每位亲王拥有被称作“护卫”的少量军队，少的三千人，多的一万五千人。名义上，亲王不得干预地方事务。但是在紧急情况下，亲王可调遣王国所在地的镇守兵。每有军事行动，诸王都要带领护卫随军出征，那些在疆场上叱咤风云的将帅，虽身为大将军，也要受到这些年轻亲王的节制。在诸王之中，以晋王、燕王最被倚重。
洪武二十三年正月，朱元璋命傅友德为大将军，率列侯赵庸、曹兴、王弼、孙恪等赴北平，训练军马，听燕王节制，以出征漠北。山西的军队归晋王节制。燕王率傅友德等出古北口，侦知元将乃儿不花等驻牧迤都，遂麾师前进。这时适逢大雪，诸将欲待雪止再进军。朱棣说“天雨雪，彼不虞我至，宜乘雪速进。”大军进抵迤都，与元军仅隔一沙碛，竟未被发觉。虽以重兵压境，朱棣仍欲智取。于是他派部将观童前往敌营劝降。观童与乃儿不花是老相识，两人相见，不禁相抱而泣。正在这时，明军已近围敌营。元军大败，乃儿不花想乘马逃走。观童告诉他这是燕王的军队，不必害怕。于是，乃儿不花与观童一起到明军营帐中请降。燕王设酒款待，乃儿不花深受感动，便带领他的全部部落和马驼牛羊，一起归降了明军。捷报传到京师，朱元璋高兴地说“肃清沙漠者，燕王也”朱元璋屡次命令燕王帅师出征，又令他节制沿边军马，燕王威名大振。
朱元璋笃信佛教，诸王初封时，都要为他们选一名僧人加以辅佐。有一位僧人法名道衍，是一位颇有谋略的人。朱棣向朱元璋要了道衍。道衍到了燕邸，还向朱棣推荐了一位术士，名叫袁珙。这两人都成了朱棣的谋士。朱棣还设法结纳地方文武官员，以培植自己的力量。
继统纷争
朱元璋立长子朱标为太子，随着时间的发展，引起诸王，特别是秦、晋、燕王的不满。他们之间早已开始了明争暗斗。史载晋王到朱元璋处告燕王“劳师冒险”，又日夜搜求燕王的“国中细故”，“专欲倾陷燕王”，燕王每入朝，太子“数以语见侵”等等，其间剑拔弩张之势十分明显。
洪武二十五年，太子朱标死，秦、晋、燕王无不窥伺皇位，但朱元璋接受了学士刘三吾的建议，立皇孙朱允炆为皇太孙，以杜绝诸王对皇位的觊觎。不久，洪武二十八年，秦王死。洪武三十一年，朱元璋去世前夕，晋王死。