大明殿、文思殿、紫檀殿、寶雲殿皆屬外朝宮殿，四周有周廡120間，高三十五尺，四隅有角樓，形成封閉的宮殿區。外朝區除正南有大明門和左右掖門外，其東廡辟鳳儀門，東西一百尺，深、高各六十尺，門南有鍾樓，又稱文樓；西廡辟麟瑞門，規製與鳳儀門相同，門南有鼓樓，又稱武樓。文、武二樓皆高七十五尺。寶雲殿後即北廡辟二門，東曰嘉慶，西曰景福。
出嘉慶門或景福門，其北即以延春閣為主體的內廷區延春宮。延春宮正南門曰延春門，一正兩偏，東西七十七尺，上有重簷。延春門又有左右掖門，左曰懿範，右曰嘉則。入延春門，正北即延春閣，其址在今北京景山公園主峰位置。延春閣東西一百五十尺，深九十尺，高一百尺，重簷三層。延春閣亦建築在高大的殿基上，門廡製度大致與大明殿相仿。閣的底層是延春堂，以用核桃磨過的浚州花板石鋪地，光亮可鑒，正中設玉台床，床前亦置金製酒甕，稱金玉海，四周有金紅小連床，是陪宴者的座位。延春堂內東隅有梯，循梯而上即為延春閣。延春閣是大內中最高的建築，比大明殿還要高出十尺，其頂為拱形攢頂，中盤金龍，四周皆為金珠瑣窗，窗外環以周廊，憑欄遠眺，至為雄傑。夾延春閣左右各有寢宮，閣後為柱廊，廣四十五尺，長一百四十尺，高五十尺；柱廊北接後寢宮，東西一百四十尺，深、高各七十五尺，亦成工字形格局。延春閣寢宮東有慈福殿，又稱東暖殿，前後軒，東西三十五尺，深七十二尺；西曰明仁殿，又稱西暖殿，規製與慈福殿相同；後曰清寧宮，其內遍植芳草，間置假山。《故宮遺錄》稱“清寧宮後引抱長廡，遠接延春宮，其中皆以處嬖幸也。”
以延春閣為主體的內廷區也是封閉的宮殿區，四周有周廡172間，四隅亦有角樓。除正南門延春門和左右掖門外，東廡辟景耀門，高三十尺，門南有鍾樓；西廡辟清灝門，形製與景耀門相同，門南有鼓樓。鍾、鼓樓各高七十五尺。
延春閣西廡清灝門外有玉德殿，東西一百尺，深四十九尺，高四十尺，飾以白玉，上雕龍雲圖案，地鋪紋石。殿內正中設白玉金花山字屏台，上置玉床。玉德殿左右後三麵亦有宮殿，東曰東香殿，西曰西香殿，北曰宸慶殿，宸慶殿東西一百三十尺，深、高各四十尺，內設禦榻，前列朱欄，左右各有一座更衣殿。延春閣東廡外、宮城東華門內有皇後宮（稱皇後斡耳朵）。《析津誌·歲紀》載：每歲正月，僧人遊皇城祈福，“自東華門內，經十一室皇後斡耳朵前，轉首清寧殿後，出厚載門外”。故皇後宮應在東華門內稍北。皇後宮中有坤德殿。《元史·後妃傳一》載：元順帝伯顏忽都皇後，“居坤德殿，終日端坐，未嚐妄踰戶閥”。當時順帝寵妃第二皇後奇氏居興聖宮（在今北海公園西岸），此坤德殿當即大內皇後宮中宮殿。
延春閣周廡亦當有北門，但其名《輟耕錄》、《故宮遺錄》皆不載。延春閣北廡門之北即正對宮城北門厚載門。原載門上建崇閣，前有舞台。崇閣與舞台之間架設飛橋。元帝幸厚載門閣上，舞伎歌舞於台，在樂隊導引下自舞台升於閣上，絲竹之聲遠聞市內，如同仙樂。舞台東百步有觀星台（在今北京景山公園東北隅），台旁種植雪柳萬株，風景幽雅。台西為內浴室，前有小殿。由浴室可西出宮城，即太液池（又稱海子，今北京北海、中海）東岸。
厚載門之北為禁苑，自太液池引水以供水碾和灌溉花木之用。其內有耕田八頃，殿五所，元帝在此舉行藉田之禮以勸農事。
元大都大內宮殿基本是按照對稱原則建造的，如大明殿左右的文思殿和紫檀殿對稱，延春閣左右的慈福殿和明仁殿對稱，外朝和內廷東西廡的鍾樓和鼓樓對稱，等等。這種對稱的建築布局，易給人以莊嚴宏偉的感受，令人敬畏之心油然而生。元大都的中軸線，南起麗正門（今北京正陽門北），北過靈星門、崇天門、大明門、大明殿、延春門、延春閣、清寧殿、厚載門，直達中心閣（今北京鼓樓）。在這條中軸線上有大道，寬28米。大內主城門和主殿皆建在中軸線上，配殿和其他建築則分列於中軸線兩側，從而突出元帝貴為天子的地位，這是中國封建社會君權思想在建築形式上的體現。元大都城事前經過精密規劃，其中軸線亦為事前劃定。《析津誌》載：“世祖皇帝建都之時，問於劉太保秉忠，定大內方向。秉忠以麗正門外第三橋南一樹為向以對，上製可，遂封為獨樹將軍，賜以金牌。每元會聖節及元宵三夕，於樹身懸掛諸色花燈於上，高低照耀，遠望若火龍。”元大都中軸線的確定過程是否真如《析津誌》所述，別無佐證，姑且不論。但劉秉忠在確定大都城中軸線時肯定經過精細測量，其或以一物為參照物亦未可知。《析津誌》載：“至元四年（1267年）二月己醜，始於燕京東北隅，辨方位，設邦建都，以為天下本。四月甲子，築內皇城。位置公定（宇）方隅，始於新都鳳池坊（今北京鼓樓西大街東北）北立中書省。”由此可知，設計大都城時，先是確定城市中軸線，然後再據此確定皇城位置，繼由此而設定百官衙署方位。
宮城之西太液池廣五六裏，即今北京城內北海、中海，當時水域比現代更為廣闊。元大都宮城西華門外即太液池東岸。金代，今北海、中海及其以北的積水潭統稱白蓮潭，以水中遍植蓮花而得名，其內有瑤光台（今北海公園團城）、瓊華島。元代，瑤光台改稱瀛洲（又稱圓坻），其上有儀天殿，又稱圓殿，高三十五尺，周七十尺，重簷圓頂，地鋪紋石。殿內設禦榻，四周為瑣窗，東西各一門。瀛洲東西各有木橋飛架，通太液池東西兩岸。東木橋長一百二十尺，寬二十二尺，東抵西華門。西木橋長四百七十尺，寬亦二十二尺，西抵興聖宮前，直西即皇城西門。明代，今北京北海公園團城以東的水域填平，宮城與今團城之間成為陸地，東木橋遂廢。西木橋改為石橋。即今團城西的金鼇玉蝀橋。瀛洲儀天殿正北的舊金瓊華島，元世祖至元八年（1271年）改稱萬歲山，又稱萬壽山。前已言之，在建大都城以前，中統五年（1264年）二月已先行修複瓊華島宮殿以為元世祖駐蹕之所。但陶宗儀《輟耕錄》“萬歲山”、“宮闕製度”條均稱瓊華島修複於中統三年（1262年），或早在中統五年（1264年）以前瓊華島就已動工修繕而《元史》失載。瀛洲北有白玉石橋與萬歲山（瓊華島）相通，長二百餘尺，橋北端有拱門。過拱門，分東西兩道登萬歲山。萬歲山高數十丈，奇石疊壘，芳草翠綠，鬆檜隆鬱。山南麓之半有仁智殿，高三十尺，今北海公園瓊島上之普安佛殿當即其遺址。仁智殿東北有介福殿，東西四十一尺，高二十五尺；西北有延和殿，規製與介福殿相同。廣寒殿在萬歲山頂，東西一百二十尺，深六十二尺，高五十尺，重阿藻井，紋石鋪地，四麵皆為線金朱紅瑣窗，殿內外12柱上皆繞刻雲龍，塗以黃金。殿身左右後三麵用數千萬片香木做成祥雲狀，飾以黃金，擁結於頂，上盤金龍。廣寒殿內，中有小玉殿，內設嵌玉金龍禦榻，其前左右分列金紅連床，是侍宴大臣座位。禦榻前架設黑玉酒甕，其質黑白相間，隨紋理而刻為魚獸出沒於波濤之狀，可貯酒三十餘石，即所謂瀆山大玉海。明萬曆中廣寒殿倒塌後，瀆山大玉海流失於皇城內西華門外真武廟，清乾隆中始移置於今北海團城，至今尚在。廣寒殿前東西兩側各有二亭：東曰金露亭，高二十四尺，九柱尖頂，其上置琉璃珠，係圓亭，其前為方壺亭，又稱線珠亭；西曰玉虹亭，其規製與金露亭相同，其前有瀛洲亭。方壺亭前有荷葉殿，瀛洲亭前有溫石浴室。溫石浴室高二十三尺，方頂，上置塗金寶瓶。荷葉殿稍西有圜亭，又稱胭脂亭，係妃嬪添妝之所。萬歲山東有靈圃，內畜奇獸珍禽。《輟耕錄》又雲：“萬歲山之東有石橋，長七十六尺，寬四十一尺，半為石渠，以載金水，而流於山後以汲於山頂也。”此石橋即今北京北海公園東門內石橋之前身，當時是行人兼為石渠的兩用橋。流入大內的金水半途被自東北引入石渠到達萬歲山北，用機械汲上山頂達廣寒殿後壁，自一石龍首流出，下注方池，複伏流至仁智殿後壁，自一昂首石龍首噴出，東西流入太液池。這實際是一組利用機械和地勢的高度差而造成的人工噴泉裝置，其想象之豐富，設計之絕妙，實在令人讚歎不已。《元氏掖庭記》中曾記述至大二年（1309年）元武宗和眾嬪妃於中秋之夜遊太液池的情景。其夜“月色射波，池光映天，綠荷含香，芳藻吐秀，遊魚浮鳥競戲群集。”武宗命宮女裝扮成軍人，分乘兩支船隊，左隊冠赤羽冠，建鳳尾旗，執泥金畫戟，號稱鳳隊；右隊冠漆朱帽，建鶴翼旗，執瀝粉雕戈，號稱鶴團，兩軍水擊為戲，戟刺戈橫，以為娛樂。湖麵上還有用采帛裝飾的采菱、采蓮小舟，輕快便捷，往來如飛。武宗在這裏開宴張樂，令宮女在前披羅曳，舞“八展舞”，唱“賀新涼”曲。酒至半酣，菱舟蓮艇獻上剛采摘的鮮嫩菱藕。於是，眾唱“龍歸洞”之歌，興極而返。
從瀛洲（今北海公園團城）西木橋渡太液池，即達西岸隆福宮、興聖宮。西木橋和東木橋不同，係吊橋。其中間缺一段橋梁，立柱架梁於二舟之上。每當元帝巡幸上都時，留守官即移舟斷橋，以禁出入往來。西木橋西端正對興聖宮外夾垣之東紅門，直西即為皇城西門，其間有長街。隆福宮在長街南，興聖宮在長街北。元隆福宮的經曆與金中都東宮相仿。其處原為東宮，係元世祖皇太子真金居所，始建於至元十一年（1274年）四月。元世祖忽必烈晚年，真金以奸臣讒言而憂死。至元三十年（1293年）六月，元世祖複立真金第三子鐵穆爾為皇太子。至元三十一年（1294年）正月，元世祖忽必烈卒，鐵穆耳即位，是為元成宗。同年四月，元成宗追尊其父真金為皇帝，尊其母元妃為皇太後，“五月已巳，改皇太後所居舊太子府為隆福宮”，原東宮衙署亦相應改稱。由此，原為皇太子居所的東宮（太子府）即成為皇太後的居所隆福宮。
隆福宮四周以磚垣環圍，南有三門，東西北各一門。隆福宮南門內即為光天門，高三十一尺，重簷，其左右掖門分別稱崇華、膺福。入光天門，其北正中即隆福宮正殿光天殿，東西九十八尺，深五十五尺，高七十尺。夾光天殿東西兩側有寢殿，其後柱廊長九十八尺，高五十尺，柱廊北端即後寢殿，東西一百三十尺，高五十八尺五寸，其整體格局仍為工字形。光天殿內設樟木禦榻，上雕飾金雲龍。寢殿四壁敷以絹素，上畫飛龍舞鳳，極為明曠。光天殿左右後三麵亦有宮殿，成品字格局，左曰壽昌殿，又稱東暖閣、沉香殿；右曰嘉禧殿，又稱西暖閣、寶殿，皆前後軒，重簷；後曰針線殿。以光天殿為主的這一宮殿區四周也有周廡環繞，計一百七十二間。周廡四隅各有角樓。東廡辟青陽門，門南有鳳樓，西廡辟明暉門，門南有驂龍樓，皆高四十五尺。周廡之外仍有宮殿。西廡明暉門外有文德殿，純係楠木構築，又稱楠木殿，係泰定元年（1324年）所建。西北角樓西（即文德殿後）有鹿頂殿，係延佑五年（1318年）建造。東廡外有睿安殿，其東北亦有鹿頂殿。《馬可·波羅遊記》述雲：“在皇帝居住的宏偉皇宮對麵，另有一座宮殿，它無論從哪一方麵都和正宮一樣，這是皇太子真金的住所。”其對隆福宮的概括是相當準確的。
隆福宮西有禦苑，妃嬪多居於此。禦苑西南有石假山（在今北京西城區西皇城根南街東之圖樣山胡同一帶），高五十丈，山上怪石嶙峋，間植異木，雜以幽芳。山頂有香殿，殿後柱廊與龜頭屋相接，亦成工字格局，碧瓦飛簷，氣勢非凡。山之北有兩道紅門，門外東西各有一座太子斡耳朵荷葉殿，分置於石假山兩側。山之南有圓殿，重簷碧瓦，頂置塗金寶珠。山與圓殿之間有流杯池。《元史·裕宗傳》載：至元中，“東宮（即隆福宮）香殿成，工請鑿石為池，如曲水流觴故事。太子（真金）曰：‘古有肉林酒池，爾欲吾效之耶！’不許。”真金死後，這座流杯池還是建造了。流杯池上有亭，中有白玉石床，皆臨水散座。又刻石為水獸，塗以黃金，潛躍座旁。水中有水鳥形浮杯，在曲水中屈曲而行，以為勸飲之戲。流杯池東西各有一座流水圓亭，與圓殿之間有廡廊相接。《元史·英宗紀二》載：“至治二年（1322年）二月甲寅，以太廟役軍造流杯池行殿。”所謂流杯池行殿或即指圓殿而言。圓殿之南是歇山殿，有柱廊二。歇山殿（又稱新殿）之北有池。東、西水心亭（又稱水晶殿）即建於池中，分置歇山殿左右。《元史·泰定帝紀一》載：“泰定元年（1324年）六月辛未，修黑牙蠻答哥佛事於水晶殿。”即在此處。水心亭（水晶殿）通體用玻璃裝飾，日光輝映，宛如水宮。水心亭之北，又有二亭，亦分置東西，與二水心亭南北相直。石假山東有棕毛殿，以其用棕毛覆頂而得名。在眾多金碧輝煌的宮殿中，棕毛殿顯得情趣古樸，風格特異。
隆福宮之北隔長街為興聖宮。馬可·波羅稱東宮（隆福宮）與正宮相同，隻是言其與大內大明殿外朝區布局相同，而不是大內全體。真正在布局上與大內相同的應是興聖宮，隻是其建造時馬可·波羅早已歸國，其《遊記》當然也就無從敘述。興聖宮是無武宗為其母興聖皇後答吉所建。答吉是順宗（真金之第二子）之妻，生海山（即武宗）、愛育黎拔力八達（即仁宗）二子。大德十一年（1307年），元成宗（真金之第三子）卒，宗室內亂。答吉攜愛育黎拔力八達奔歸大都，召集親信右丞相哈剌哈孫等，誅成宗皇後黨徒左丞相阿忽台、中政院使怯烈等，遣使迎海山為帝，是為武宗。武宗即位後，感念母恩，乃建興聖宮。《元史·後妃傳二》載：“至大元年（1308年）三月，帝為太後建興聖宮，給鈔五萬錠、絲二萬斤。三年（1310年）十月戊申，帝率皇太子諸王群臣朝興聖宮，上皇太後尊號冊寶曰儀天興聖慈仁昭懿壽元皇太後。”當時，督掌興聖宮工程的主要是元知樞密院事憨剌合兒和內宰司照磨劉德溫二人。武宗之世，母子、兄弟和睦，史稱“三宮協和”。皇太後既居興聖宮，武宗居大內，則當時作為皇太子的愛育黎拔力八達當居隆福宮。質言之，武宗之世，隆福宮可能又恢複為皇太子的居所。武宗卒，其弟愛育黎拔力八達即位，是為仁宗。曆武宗、仁宗之世，興聖宮一直是興聖皇太後的居所。延佑七年（1320年）正月，仁宗卒，其子碩德八剌即位，是為英宗。英宗“尊（興聖）皇太後為太皇太後。壬辰，太皇太後受百官朝賀於興聖宮”。當時，興聖太皇太後仍居興聖宮。英宗至治三年（1323年）興聖太皇太後卒，興聖宮的地位遂有變化。至治三年（1323年）八月，英宗遇弑，顯宗（真金之長子）之長子也孫鐵木兒即位，是為泰定帝。泰定帝之母早卒，故其在位時興聖宮遂成召見百官議事之所。《元史·明宗紀》載：致和元年（1328年）七月，泰定帝卒於上都，時禦史大夫倒剌沙等謀立在上都的泰定帝幼子為帝。留守大都的僉樞密院事燕鐵木兒與西安王阿剌忒納失裏等不從，圖謀舉事，“八月甲午黎明，召百官集興聖宮，兵皆露刃，號於眾曰：‘武皇有聖子二人……大統所在，當迎立之，不從者死！’”乃縛平章烏伯都剌等下獄。“燕鐵木兒與西安王阿剌忒納失裏固守內廷”，遣使迎立文宗（武宗之子）。燕鐵木兒所以召百官集興聖宮，即因泰定帝在世時此處即已成為常朝議事之處。泰定帝還常在此舉行典禮，如《元史·泰定紀二》載：“致和元年（1328年）三月己卯，帝禦興聖殿受無量壽佛戒於帝師。”即屬此類。文宗雖在燕鐵木兒等蒙古貴族支持下擊潰泰定帝一係勢力，但其兄和世仍在北邊，故雖已稱帝仍複避虛帝位以待。天曆二年（1329年）正月丙戌，和世即帝位於和林，是為明宗。明宗和世依兄弟繼承舊例，立文宗為皇太子。文宗當時即居興聖宮，因此直至同年八月明宗被文宗親信燕鐵木兒毒死以前，興聖宮一度屬於東宮皇太子居所。當時，文宗的許多活動都與興聖宮有關。《元史·文宗紀一》載：天曆元年（1328年）十月，以燕鐵木兒擁立有功，“丙申，燕鐵木兒入朝，賜宴興聖殿。”同月辛醜，上都破，倒剌沙等奉皇帝寶以降，“庚戌，帝禦興聖殿，齊王月魯帖木兒……奉上皇帝寶”。天曆二年（1329年）二月，文宗又於興聖殿西廡建奎章閣，招攬天下英才，為奪取帝位而加強自己的勢力。《輟耕錄》雲：“天曆初，建奎章閣於西宮興聖殿之西廊，為屋三間，高明敞爽……初名奎章閣，階正三品，隸東宮屬官。後文宗複位（即明宗死後），乃升為奎章閣學士院，階正二品，置大學士五員，並知經筵事。”元末，奎章閣改稱宣文閣。寧宗之世，興聖宮複為皇太後宮。《元史·寧宗紀》載：“至順三年（1332年）十一月戊寅，奉玉冊、玉寶尊皇後曰皇太後。皇太後禦興聖殿受朝賀。”寧宗是明宗之子，其母八不沙皇後乃蠻真氏早卒於至順元年（1330年），此皇太後乃文宗卜答失裏皇後弘吉剌氏。卜答失裏皇後秉文宗遺命，立明宗之子寧宗為帝，故被尊為皇太後，得居興聖宮。順帝以年幼登基，仍尊其為皇太後，後至元元年（1335年）複尊為太皇太後，臨朝稱製，起居興聖宮不變。卜答失裏太皇太後卒於後至元六年（1340年），其後興聖宮則為順帝寵妃第二皇後奇氏居所，直至元亡。簡而言之，興聖宮本為皇太後或太皇太後居所，但其間亦曾為皇太子居所、皇帝別宮，以及第二皇後的居所。