洪武三年（1370年），10歲的朱棣就受封為燕王。朱元璋生前曾有意識地讓皇子去老家鳳陽居住，接觸真正的社會，憶苦思甜。雖然朱棣在各方面都很優秀，但是朱元璋挑選的繼承人卻是長子、「懿文太子」朱標。朱元璋堅持「嫡長子繼承製」。作為農民出身的皇帝，朱元璋始終將建立有序可循、固定運作的社會作為執政目的。1392年，38歲的朱標英年早逝。看到朱標死在自己之前，朱元璋又將朱標的兒子朱允炆作為繼承人。父終嫡子繼，這是中國歷代以來皇位繼承的慣例。朱允炆是嫡孫，因此在朱元璋眼中是皇位的第一繼承者。
當時形勢不穩，明王朝一直面臨沉重的軍事壓力；再加上朱允炆年紀很小，朱元璋採取了封建諸王制的方式鞏固皇權，加強專制主義中央集權。他認為：「天下之大，必建藩屏，上衛國家，下安生民，今諸子既長，宜各有爵封，分鎮諸國。」朱元璋先後兩次分封二十四個兒子為藩王，並給予了這些藩王以實權。藩王各擁重兵，坐鎮一方，其中尤以秦、晉、燕、寧諸王勢力最強。為了避免權臣擅政，朱元璋在《皇明祖訓》中又規定，諸王有逼迫中央剷除奸臣的權力，甚至可以採取軍事手段清君側。後來他又怕諸王權勢過大，威脅年輕的孫子的統治，因此又申明諸王，「惟列爵而不臨民，分藩而不錫土」。
朱元璋的思想陳舊了，他搞的分封諸王恰恰是與專制主義中央集權背道而馳的。受封諸王在封地內建府置官，地位崇高；公侯大臣覲見藩王都得伏地拜謁，不能越禮。朱元璋還給藩王們規定了巨大的特權，享有朝廷撥付的食糧萬石和軍事指揮權，王府還設親王護衛指揮使司，轄軍三護衛，護衛甲士少者3000人，多者19000人。
因為元朝殘餘勢力依然具有相當強的軍事實力，在大草原上對明朝虎視眈眈，蒙古貴族不斷騷擾明朝的北部邊境。因此朱元璋在北方邊界設置的藩王最為強大，出於防禦需要，他們的軍隊也最多。北平的燕王朱棣擁兵10萬，大寧的寧王「帶甲八萬，革車六千」。兩位王爺長期在北方築城興屯，訓練兵丁、巡視要害、督造軍器，中央所派將領也歸其節制。朱棣又是所有藩王中最強大的，作為燕王，被封在防禦蒙古的最前線——北平。朱元璋將朱棣封在軍事重鎮，是將防禦北方蒙古和拱衛皇室的重任托付給他。
在與蒙古的頻繁戰鬥中，朱棣聚攏了一批忠臣猛將，迅速成長為一位傑出的軍事指揮家，而且在對蒙古的戰鬥中取得了重大的勝利。洪武二十三年（1390年），朱棣與晉王出討蒙古。晉王膽怯不敢進，朱棣卻長途跋涉，大勝而歸。朱元璋得到捷報後，大喜過望，之後多次將出征大任交給朱棣，並將節制邊疆兵馬的權力都賜予了朱棣。燕王威名大振，在朱元璋生前就成了天下最強的諸侯。朱元璋晚年，太子朱標、秦王朱樉、晉王朱棡先後去世，作為朱元璋第四子的朱棣在軍事實力上和宗法序列上成了諸王之首。
朱棣隨著見識增廣，勢力強盛，逐漸產生了不臣之心。一次，朱元璋與子孫答對子，出了一條「風吹馬尾千條線」，命令朱允炆回答。朱允炆以「雨打羊毛一片膻」作對，朱元璋很不高興皇孫的對子。這時在一旁的朱棣回答說：「日照龍鱗萬點金。」朱元璋覺得不論志向，還是意境朱棣都大大超過朱允炆，連聲叫好，因此對朱棣也更加寵愛。據說，朱元璋晚年曾經有過更換皇儲的念頭，這些也助長了朱棣對皇位的覬覦。
1399年，朱允炆在朱元璋死後順利即位，年號建文。
朱允炆即位後，馬上開始處理棘手的藩王問題。他和親信大臣齊泰、黃子澄等人密議削藩。從一開始，削藩就是以燕王朱棣為目標的。但是在具體戰術上，朱允炆先易後難，削藩先從燕王同母弟周王開始。在不到一年的時間，周王朱、代王朱桂、岷王朱楩、湘王朱柏、齊王朱榑諸王爵位先後被削奪。其中湘王朱柏自焚，其他人都被廢為庶人。
最後，削藩的矛頭對準了燕王朱棣。為了削弱燕王，朱允炆以親信大臣為北平布政使、北平都指揮使司，控制北平；又派都督宋忠、徐凱等人屯兵開平、臨清、山海關一帶；並調檢燕府護衛軍士，加強防燕措施。在威脅面前，朱棣選擇了造反。一來，他受到了侄子、現任皇帝的權力威脅；二來，他早已經有了爭奪天下的不臣之心。朱棣覺得自己實力強大到了足以爭奪天下、推翻侄子的程度，可以登上那似乎觸手可及的皇位。而年輕的朱允炆的一些政策失誤也給朱棣提供了可乘之機，儘管他在燕王府門口都安插了密探監視叔叔的言行。
三靖難之役
建文元年（1399年）六月的一天，有一頂普通的女轎進了燕王府。
燕王府進進出出的轎子多了去了，況且又是一頂女轎，燕王門口的朝廷密探也就沒有放在心上。事實證明，他們犯了一個致命的錯誤。這頂女轎裡坐著的不是女人，而是負責守衛京城的軍官張信。張信讓轎夫一直將轎子抬到王府深處，才敢出來。
出了轎子，張信不禁躊躇起來。昨天，燕王府護衛告發燕王欲謀反，建文帝隨即下詔嚴斥燕王。兵部尚書齊泰密令北京駐軍圍燕王府第，準備逮捕燕府官屬。張信接到密令，要他率軍負責逮捕燕王及其親信。張信原是燕王的舊部，在關鍵時刻不能不有所猶豫。
張信回到家裡坐臥不安，他的母親問兒子出什麼事情了。張信是個孝子，就把這個事情原原本本地告訴了他的母親。張母說，「你是燕王的舊部，正是燕王率領你征戰，你才有今天的地位，你不能反燕王」。
內心的猶豫和母親的勸說促使張信決定向燕王告密，張信見了燕王開門見山地說：「朝廷知道王爺要造反，所以讓我來抓你。」
朱棣還想掩蓋說：「朝廷一定是冤枉我了。你看，我現在已經重病在身，還造反幹什麼？」
張信說：「王爺不要瞞我了。我是誠心誠意來向你報告，請王爺對我實話實說。如果王爺一味隱瞞，我就要遵守朝廷的旨意把你抓走了。」
燕王朱棣料定張信是真向自己告密，而不是試探。在獲知朝廷確切的情報和精心準備下，朱棣下決心要動手。7月，朱棣果斷地帶領燕王府護衛指揮張玉、朱能等乘夜攻奪北平九門，遂據北平，公開造反。朱棣以尊祖訓、清君側、為國靖難的名義，誓師出征。
當時的朱棣與朱允炆的實力對比懸殊，儘管朱棣經營北平多年，聚攏了僧道衍、張玉、朱能、邱福等人才，但實力遠遠落後於南京的明王朝。似乎朱棣的造反又會成為一場隨起即滅的騷亂，那麼朱棣為什麼又取得了最後的勝利呢？
戰事之初，因為北方軍隊多數曾經被燕王指揮過，朱棣對他們多有恩惠，許多人陣前倒戈，投降了朱棣。朱棣很順利地佔領了通州、薊州、懷柔等北京周邊地區。而在朱允炆一方，朱元璋晚年大肆屠殺功臣，軍隊戰鬥力大打折扣。8月，朱允炆任命前朝碩果僅存的大將、長興侯耿炳文為大將軍，率軍30萬討伐朱棣。大軍前鋒在雄縣遭到朱棣的偷襲，全部戰死。第二個月，耿炳文等人的主力部隊在真定一線與朱棣展開了第一次決戰。在這場被稱為真定大戰的戰役中，輕敵的明軍被準備充分的燕軍打得大敗而歸。
得到消息的朱允炆馬上以不學無術的勳戚曹國公李景隆代替耿炳文，調集50萬大軍繼續進軍北平。朱棣來不及補充軍隊，為了整軍備戰，採取了一次大冒險。當時北方還有被封在大寧（今內蒙古寧城西）的寧王朱權，朱棣暫時未理睬李景隆的大軍，而是千里奔襲大寧，吞併寧王的軍隊，迅速壯大自己。朱棣的決策是建立在詳細的情報上的，他判定李景隆集結的是烏合之眾，缺乏統一指揮，他也認定壯大軍力才是當務之急，於是留姚廣孝協助世子朱高熾留守北平，並告誡朱高熾：「李景隆來，只宜堅守，不能出戰。」自己則親率大軍去大寧。
貪功冒進的李景隆聽說朱棣率大軍離開北平，督師於10月圍困北平城。朱高熾嚴密部署，拚命死守北平城。李景隆大軍果然號令不通，舉止失當，雖然擁有絕對優勢的軍隊，卻沒能破城。朝廷都督瞿能曾率上千騎兵，殺入北平城，可李景隆貪功，令瞿能就地等待大部隊共同進攻，錯過了時機，結果突入城市的騎兵因為缺乏後援，最終失敗。後來，燕軍利用北方的嚴寒，連夜往城牆上潑水，結成一座冰城，讓朝廷大軍無法攀爬攻城。
在北平激戰的同時，朱棣率師直驅大寧。大寧有朱權率領的朵顏三衛蒙古騎兵，驍勇善戰。到大寧後，朱棣先在郊外埋下伏兵，假裝請求朱權為自己傳達謝罪詔到南京。朱棣還單身入城與朱權交談。幾天後，朱權按禮出城為朱棣送行，結果伏兵齊動，朱棣將朱權活捉，乘機將大寧的數萬精兵收編為部屬。劫掠大寧後，朱棣合併了兩藩的部屬和朵顏三衛的騎兵，挾持寧王回援北平。11月，朱棣精兵到達北平郊外。燕軍內外夾攻，大破朝廷軍隊。李景隆連夜逃跑，全軍丟盔棄甲，晝夜南逃。
朱允炆被大臣蒙蔽，反而獎賞了棄軍逃跑的李景隆。1400年4月，李景隆又集合兵將60萬眾，號稱百萬，進抵白溝河，與朱棣十餘萬大軍會戰於白溝河。戰鬥中，燕軍一度受挫，但南軍始終缺乏統一政令，沒有乘機擴大戰果。燕軍抓住時機反攻，再次打敗朝廷大軍。李景隆退走德州，又從德州逃到濟南。朱棣率軍尾追不捨，又在濟南打敗李景隆倉促集結的十餘萬敗兵。
就在取得初期的輝煌戰功後，朱棣卻在濟南遭遇了大挫折。都督盛庸和山東布政使鐵鉉死守濟南，朱棣圍攻濟南三個月沒有成功，損兵折將，撤回北平。