自永樂元年(1403年)定北平爲北京後，朱棣就打算遷都。於是，他派人修鑿運河，治理洪水，使明朝的經濟得到了飛速的發展。當時國庫殷實，每年賦糧除輸送京師數百萬石外，各地府縣還倉儲很多。但此時，日本的倭寇氣焰非常囂張，他們經常劫掠沿海的商船和百姓。早在元世祖忽必烈時期，元朝就曾派遣十萬人的遠征隊討伐日本，可半途遭遇風暴全軍覆沒。明朝時，日本處於南北分裂的狀態，南方的勢力經常在明朝沿海地區爲非作歹。朱元璋曾經警告過日本政府，可日本人置若罔聞。面對狂妄的倭寇，朱棣毫不手軟，他先後派遣重兵剿滅倭寇，給予沉重的打擊，使得中國沿海的治安得到了明顯的改善。
話說元順帝逃往漠北後，於洪武五年(1370年)死於應昌。又過了幾代，蒙古貴族便分裂爲韃靼、瓦剌和兀良哈三部。三部中以韃靼部最強。他們不時侵擾明朝邊境。朱元璋一邊同蒙古貴族通好，一邊也採取積極的防禦政策，從嘉峪關起，沿長城進入遼東至鴨綠江一線，建立起九年邊防重鎮，即“九邊”。明成祖繼位後，沿襲了朱元璋的剛柔相濟政策，並在永樂七年(1409年)、永樂八年(1410年)，先後派出十萬、五十萬大軍北征韃靼;八年的那次還是御駕親征。兩次遠征，這才降服韃靼，使它每年嚮明朝進貢馬匹。當然，明朝也還以豐厚的賞賜，並封其首領阿魯臺爲寧王。
韃靼稱臣後，瓦剌部開始強盛起來，並屯兵北邊，構成強大的威脅態勢。於是，朱棣決定再次親征，征服瓦剌部落。永樂十二年(1414年)，明朝大軍開赴邊疆，於當年六月到達三峽口(今內蒙古多倫西北)。朱棣經過嚴密地勘查，得知敵人就在附近，於是下令全軍嚴陣以待。當明軍走到忽蘭忽失溫(今蒙古烏蘭巴托東)時，朱棣忽然望見前方塵土飛揚，原來答裏巴和瑪哈木共乘一輛戰車，指揮千軍萬馬殺將過來。朱棣立即讓明軍兵分三路衝入敵陣，然後以火炮助攻。蒙古騎兵並非不堪一擊，他們驍勇善戰，沒讓明軍佔到一點兒便宜。朱棣見戰勢不太明朗，當即親自帶頭殺進敵陣。皇帝一馬當先，將士怎能袖手旁觀?於是，明軍猶如龍騰虎躍，頃刻間扭轉了戰爭的局勢。瑪哈木一敗塗地落荒而逃，朱棣帶兵窮追猛打。最後在皇孫朱瞻基的勸阻下，朱棣才停止了追趕，下令回京。
瑪哈木遭受了重創，只得嚮明朝俯首稱臣。但阿魯臺與瑪哈木向來不和，二人經常在朱棣面前互相詆譭。朱棣想利用他們的矛盾，讓兩個部落相互牽制，所以對這些誹謗半答不理。不久，瑪哈木病逝，他兒子脫歡繼位後照樣嚮明朝上貢。阿魯臺沒有了對手，逐漸囂張起來，他非但不按時進貢，而且還扣留明朝的使臣，帶兵在明朝邊境興風作浪。朱棣認爲如果不趁早征服蒙古貴族，那麼必將會留下後患，所以不顧大臣的反對，於永樂十八年(1420年)九月，定明年正月遷都北京，改北京爲京師，現京師爲南京。此時北京宮殿的營建以及北京城的改造已經完成。然而，很多大臣考慮到遷都後北京附近的糧草不足以供養明朝的大軍，所以兵部尚書方賓、刑部尚書吳中和戶部尚書夏原吉紛紛進言，阻止朱棣遷都。朱棣當然不會聽從他們的意見，而這幾位大臣也自然逃不過牢獄之災。隨後，朱棣吩咐侍郎張本想盡一切辦法，徵集到足夠的軍糧。
永樂二十年(1422年)，朱棣再次親征蒙古。這一次，明軍僅運輸糧草一項，就用驢子達三十四萬匹，車十七萬七千五百多輛，民夫二十三萬五千多人，共運載糧食三十七萬石，耗費了國家大量人力、財力、物力。當然，這同時也可見永樂朝國力的強大。這與朱棣連續派出遠洋的船隊揚威西洋是一致的。且說朱棣親率明軍到達雞鳴山(今河北懷來北)，聽說阿嚕臺已經往北逃竄，於是衆將士建議大軍深入敵後，給予敵人以致命一擊。朱棣深知阿魯臺詭計多端，所以下令軍隊從開平(在今內蒙古多倫縣境)出發，經過應昌，出其不意，直搗敵人的總部。當年六月，明軍抵達應昌，阿魯臺看見大軍前來，又繼續逃跑。朱棣老謀深算地說：“他逃走不假，但是爲了避免他耍花招，我們應該燒燬他留下的軍糧，然後轉攻兀良哈三衛。”兀良哈三衛是明朝在東北設立的三個自治區，分爲朵顏衛、泰寧衛和福餘衛。
阿魯臺到達兀良哈三衛後，三衛的首領都表示願意助他一臂之力。這時，朱棣分析戰況說：“阿魯臺此時逃之夭夭，恰好孤立了兀良哈，我們趁機將他一舉擊破。”隨即明軍兵分五路合圍兀良哈。兀良哈帶領數萬人馬來到屈裂兒河(今洮兒河上游支流)，結果不慎陷入了沼澤地，朱棣見勢指揮騎兵殺去。兀良哈的部隊亂了陣腳，頓時潰不成軍。此時，早已埋伏在樹林中的明軍弩手也扣動了扳機，瞬間萬箭齊發，只聽得戰場上馬的嘶鳴和人的慘叫聲此起彼伏。明軍一鼓作氣，一舉搗毀了兀良哈的老巢，朱棣再次凱旋。永樂二十一年(1423年)七月，朱棣聽說阿魯臺又帶兵前來，於是大笑道：“阿嚕臺以爲我去年已經親自出馬，今年就不會親征，他實在太小看我了。”說罷朱棣又興師動衆，開始了第三次親征。明軍走到半路，忽然遇到阿魯臺的部下前來投降，並得知阿魯臺已經被瓦剌部落打敗，正四處潰逃。朱棣很高興，命令大軍繼續前進，明軍到達上莊堡時，韃靼王子也先土於率衆前來投降。朱棣大喜，當即封也先土於爲忠勇王，賜名“金忠”，隨後帶軍南歸。
永樂二十二年(1424年)，朱棣聽說阿魯臺再次來犯，忠勇王金忠請成祖發兵，自願爲前鋒拼死效力，於是朱棣於四月間開始了第四次親征。這一次，朱棣費盡周折，跋山涉水、窮搜山谷就是找不到阿魯臺的蹤跡，最後只好無奈地說：“大軍出塞，人困馬乏，而且糧草也有限，那就暫且退兵吧?”他六月班師，七月又再出漠北。在此次，也是第五次遠征返回途中，朱棣忽然在榆木川(今內蒙古多倫西北)病倒，夜不安寐，偶一閉目，便看見無數冤魂野鬼前來向他索命。待到清醒，他知道自己剩下的時間不多了，於是叫來英國公張輔，囑咐後命，遺詔傳位給太子朱高熾。不久，朱棣在病痛的折磨中停止了呼吸，終年六十五歲，尊諡文皇帝，廟號太宗(至嘉靖十七年，復改廟號爲成祖)，喪禮一如高皇帝遺制。朱棣死後，太子朱高熾在當年八月繼位，改明年爲洪熙元年，史稱明仁宗。
