Từ thời Lý, cấu trúc “tam trung thành quách” đã định hình rõ ràng. Vòng thành trong cùng bao bọc nơi ở của vua, gọi là Cấm thành, vòng thành giữa bao bọc nơi nhà vua và triều đình làm việc, bao trọn cả Cấm thành, là Hoàng thành, hay còn gọi là Long thành. Vòng thành ngoài cùng bao bọc nơi ở của quan lại, thái tử, hoàng tử, anh em họ hàng nhà vua và dân chúng, gọi là Đại La thành. Vùng đất nằm giữa Hoàng thành và Đại La thành gọi là Kinh thành.

Với chủ trương không bao bọc thái tử và hoàng tử trong bốn bức tường Hoàng thành, các vua triều Lý luôn xây dựng cung điện ở ngoài thành cho các con trai của mình. Ngoài Hoàng thành là Kinh thành với muôn mặt đời sống thường nhật của người dân diễn ra mỗi ngày. Đó là cách tốt nhất để các thái tử và hoàng tử hiểu rõ việc đời, việc người, hiểu rõ về xã hội, dân chúng mà họ sẽ trị vì sau này.

Cung điện của Thái tử được gọi là cung Long Đức. Đây là cung điện cố định nhất trong số các cung điện dành cho con trai của nhà vua. Khi một hoàng tử được lập làm thái tử thì sẽ được dọn về ở tại cung này. Khi thái tử lên ngôi vua, cung này lại được dành cho thái tử thế hệ kế tiếp. Vì thế, chủ nhân của cung Long Đức có tính luân phiên.

Bên cạnh cung Long Đức, các phủ điện của các hoàng tử, hoàng thân quốc thích, các quan lại và doanh trại quân lính cũng tập trung tại khu vực Kinh thành. Đây là những công trình kỳ vĩ nằm xen kẽ với phố phường buôn bán và nơi ở, sản xuất của nhân dân, tạo thành tổ hợp phố phường thành thị sầm uất.

Thời Lý, Kinh thành Thăng Long được chia làm 61 phường là nơi ở, làm ăn, sản xuất và buôn bán của nhân dân. Nguyên nghĩa của chữ “phường” là “ô đất vuông”. 61 phường có từ thời Lý là 61 ô đất vuông tập hợp các hộ gia đình thành một đơn vị hành chính tương đương với một xã ở nông thôn. Các phường này được giới hạn với nhau bằng đường phố. Đây là kiểu quy hoạch kinh đô đặc trưng thời Trung đại. Tuy nhiên, Kinh đô Thăng Long lại có điểm đặc sắc riêng, ấy là mỗi phường đều là nơi tập trung các thợ thủ công làm chung một nghề và thường có chung một quê. Bởi vậy, người ta thường nói về “phường thợ xây”, “phường thợ mộc” hay “phường thợ hàn”. Phường từ một đơn vị hành chính đã gắn với nghề nghiệp chủ đạo của những người dân cư trú tại phường đó. Người dân thường mở cửa hàng bán sản phẩm của phường mình ở ven các con phố chạy qua phường, hình thành nên các con phố buôn bán chủ yếu chung một mặt hàng và phố được gọi tên theo mặt hàng kinh doanh từ đó. Điều này lý giải vì sao Thăng Long – Hà Nội cổ có những con phố mang tên Hàng Đồng, Hàng Nón, Hàng Tre

Trung tâm Kinh thành Thăng Long có Thái Hồ là nơi nhà Lý dựng Văn Miếu và trường Quốc Tử Giám. Phía Nam Thái Hồ là hồ Chu Tước (sau gọi là hồ Bích Câu, sau nữa được tách thành hồ Bảy Mẫu và hồ Thuyền Quang). Năm 1154, vua Lý Anh Tông cho dựng đàn Viên Khâu cạnh hồ Chu Tước để làm lễ Tế Giao hằng năm.

Thời Lý, hồ Dâm Đàm (hồ Tây) đã tách khỏi sông Hồng, nhưng hồ Lục Thủy (hồ Gươm) và hồ Chu Tước thì vẫn ăn thông với sông Kim Ngưu và sông Tô Lịch – hai con sông uốn khúc chảy quanh trong nội thành Thăng Long. Trên đoạn sông Tô Lịch cổ chạy qua Kinh thành Thăng Long được dựng một vài cây cầu để cư dân hai bên bờ sông có thể qua lại, giao thương: cầu Đông xây bằng đá, cầu Thái Hòa dựng bằng gỗ, cầu Cau và cầu Tây Dương.

Cũng do Kinh đô Thăng Long có hệ thống sông hồ thông thoáng nên hình thành những bến thuyền (từ cổ gọi là “búa”) tấp nập thuyền bè vào ra buôn bán: bến Triều Đông (Hòe Nhai), bến Thái Cực (Hàng Đào), bến Thái Tổ (Nguyễn Du), bến Giang Tân (Nghĩa Đô), bến Thiên Thu, bến Đại Thông (hiện chưa xác định thuộc khu vực nào)… Thăng Long thời xưa chợ và bến thuyền thường song hành với nhau như thế nên mới hình thành cách gọi “chợ búa” như dân ta vẫn quen dùng cho đến nay.

Kinh thành Thăng Long nằm ven sông Hồng (còn gọi là sông Nhị, hay Lô Giang thời Lý). Các nhà vua thời Lý cho dựng bốn cung điện ven sông này để nhà vua và tùy tùng, quan lại ra xem lễ hội đua thuyền hằng năm. Bốn cung điện đó là Hàm Quang (được xây dựng năm 1011), Linh Quang (được xây dựng năm 1058), Thủy Tinh và cung Thánh Từ (được xây dựng vào đầu thế kỷ XII). Trong đó, cung Thánh Từ cũng chính là nơi dành cho Thái Hậu ở. Các cung điện ở đây đều được xây dựng với quy mô rất lớn thành quần thể cung điện nguy nga, tráng lệ. Chẳng hạn, bên trái điện Linh Quang được dựng thêm điện Kiến Lễ, bên phải là điện Sùng Nghi, mặt tiền dựng lầu chuông một cột 6 cạnh hình hoa sen (thời Lý, Phật giáo trở nên thịnh hành và hình ảnh hoa sen được cách điệu thành những họa tiết trang trí và công trình xây dựng, làm nên những công trình lịch sử như Chùa Một Cột…)

Bên hồ Dâm Đàm (hồ Tây), các nhà vua triều Lý cũng cho xây nhiều cung điện làm hành cung hoặc quán quan ngự trên mặt nước để xem đánh cá, bơi thuyền. Đầu thế kỷ XIII, công chúa Từ Hoa, con gái của vua Lý Thần Tông, ở cung Từ Hoa ven hồ Dâm Đàm đã cùng các cung nữ mở nghề trồng dâu nuôi tằm. Vì thế, nơi này mới có tên là trại Tàm Tang, sau đổi thành Nghi Tàm.

Còn bên hồ Lục Thủy, nhà Lý cho dựng nhiều công trình quan trọng, như tháp Báo Thiên và chùa Báo Thiên được dựng để ghi công chiến thắng quân Chiêm Thành, cung Chiêm Nữ là nơi dành cho các cung nữ Chiêm Thành bị bắt tới ở.

Thời Lý, do đạo Phật thịnh hành nên trong Kinh thành được nhà vua cho dựng nhiều chùa chiền, trong đó có nhiều ngôi chùa nổi tiếng như chùa Vạn Tuế, chùa Diên Hựu, chùa Ngọc Hồ.

Theo thuyết phong thủy, nhà Lý cũng cho đắp nhiều núi giả để vừa được vận nước vững bền, vừa làm nơi thắng cảnh thưởng ngoạn. Có thể kể đến một vài ngọn núi nhân tạo này, như: Tam Sơn, Ngũ Nhạc, Khán Sơn, Sư Sơn. Cũng có ý kiến cho rằng, Nùng Sơn là một trong những ngọn núi nhân tạo như thế. Tuy nhiên, ý kiến này còn nhiều tranh cãi do Nùng Sơn còn được đồng nhất với núi Long Đỗ (rốn rồng) tồn tại từ trước khi nhà Lý dời đô về Thăng Long.

Bên bờ Đông sông Hồng, đối diện với Kinh thành, vua Lý Anh Tông cho dựng trạm Hoài Viễn làm nơi tiếp đón sứ giả các nước và tù trưởng các miền thiểu số tới kinh triều kiến nhà vua.

Như vậy, từ thời nhà Lý, Thăng Long đã trở thành không chỉ là trung tâm chính trị, hành chính, quân sự mà còn là trung tâm kinh tế, văn hóa lớn của cả nước, với lối quy hoạch phố phường kiểu bàn cờ mang tính khoa học cao.

xin hay nhất