明清時(shí)期，北京繼續(xù)作為國(guó)家的都城。民間有一句話叫“一條大運(yùn)河，漂來(lái)北京城”。通州流傳的一句話是“先有張家灣，后有北京城”，這句話表明張家灣與明朝北京城的修建密切相關(guān)。明永樂(lè)帝遷都北京時(shí)，決定修建紫禁城。除石材是在北京地區(qū)生產(chǎn)以外，磚料、木料等物料都需要通過(guò)運(yùn)河從南方運(yùn)來(lái)。比如，上等的金絲楠木產(chǎn)于云貴川地區(qū)，需要從長(zhǎng)江進(jìn)入運(yùn)河后到達(dá)北京。因明朝的大量消耗，清朝建紫禁城時(shí)需從更遠(yuǎn)的海南一帶開(kāi)采楠木，再通過(guò)一段海路進(jìn)入西江，之后通過(guò)靈渠、湘江進(jìn)入長(zhǎng)江。如果沒(méi)有運(yùn)河，這些物料根本運(yùn)不過(guò)來(lái)。通州地區(qū)曾出現(xiàn)兩個(gè)皇木廠村，一個(gè)在城北，一個(gè)在張家灣，目前張家灣的皇木廠村還保留。北京周邊也有木廠，如神木廠、大木廠、臺(tái)基廠、山西大木廠等。

磚料也是建設(shè)紫禁城的重要物料。磚料的生產(chǎn)主體集中于黃河中下游和長(zhǎng)江中下游，根據(jù)文獻(xiàn)記載，很多州縣都在燒磚。嘉靖年間，城磚的生產(chǎn)與鋪地金磚的生產(chǎn)分別歸并在兩個(gè)地方，比如山東臨清主要生產(chǎn)城磚等磚料，蘇州主要生產(chǎn)鋪地金磚的磚料。臨清和蘇州都在運(yùn)河附近，方便就近運(yùn)輸。通州與北京城區(qū)都留下了許多磚廠的地名。

營(yíng)建北京所用石料主要來(lái)自北京附近山區(qū)，但花斑石則在山東、河南、徐州等地開(kāi)采。文獻(xiàn)記載，石頭太沉，不能整體運(yùn)輸，需在產(chǎn)地打磨成細(xì)料。今天張家灣皇木廠村，挖出46塊成型的花斑石，最大的一塊高5.5米、寬度1.2米、厚度1米，重20噸。

運(yùn)河在建設(shè)北京城的過(guò)程中發(fā)揮了重大作用。運(yùn)河另一個(gè)主要功能是運(yùn)漕糧。明代漕糧并非全部來(lái)自江南地區(qū)，繳納漕糧的省份有南直隸（江蘇、安徽）、浙江、江西、湖廣、山東、河南。其中南直隸、浙江、江西、湖廣等省之糧謂之南糧，山東、河南兩省之糧謂之北糧。

修皇陵、建造紫禁城等城市建設(shè)，廢棄了元代開(kāi)通的白浮甕山河和通惠河。漕船到達(dá)通州后，漕糧需要陸運(yùn)進(jìn)入北京倉(cāng)和通州倉(cāng)。這段陸運(yùn)的費(fèi)用由國(guó)家支出，錢(qián)卻付給了京城里的達(dá)官顯貴。這些人組織了車(chē)戶(hù)集團(tuán)，負(fù)責(zé)這一段的陸運(yùn)運(yùn)輸。由于利益集團(tuán)阻撓，明前期多次想重開(kāi)通惠河都未成功。直到明中期，明朝迎來(lái)了嘉靖皇帝。嘉靖皇帝從湖北進(jìn)京，與京城當(dāng)?shù)氐睦婕瘓F(tuán)牽扯較少，于嘉靖六年（1527年）下令派吳仲重開(kāi)通惠河。重新開(kāi)通后，漕糧從通州一路水運(yùn)到東便門(mén)，直至清末。吳仲開(kāi)河成功，得益于皇帝不受利益集團(tuán)的約束。嘉靖皇帝給吳仲的批示是：“大事可成，則勞費(fèi)不足計(jì)；國(guó)計(jì)有裨，則浮言不足恤。若奸豪之人，恐妨己利，故違勝謗阻撓，拿究。”有了這把“尚方寶劍”，吳仲順利開(kāi)河，從此通惠河發(fā)揮作用。

吳仲重新開(kāi)河有兩個(gè)重大變化。一是把通惠河的河口直接改在通州城北入北運(yùn)河，通惠河河口北移到通州北關(guān)后，白河、溫榆河和通惠河三條河流匯合，通州至張家灣河段水勢(shì)增加，漕船可從張家灣直接上溯至通州城；二是把碼頭從張家灣轉(zhuǎn)移到通州城。為了轉(zhuǎn)運(yùn)京倉(cāng)漕糧，吳仲在通惠河上建五座河閘以蓄水通航，并在通州城北門(mén)外通惠河口南側(cè)建石壩碼頭一座，漕糧經(jīng)石壩轉(zhuǎn)搬入通惠河，然后溯河而上，經(jīng)五閘逐級(jí)遞運(yùn)，一直抵達(dá)北京城大通橋碼頭。另為轉(zhuǎn)運(yùn)通倉(cāng)漕糧，吳仲在通州城東關(guān)外建土壩碼頭一座，漕糧在此碼頭卸載，然后經(jīng)州城東門(mén)搬運(yùn)至通州倉(cāng)儲(chǔ)存。通惠河上的五座水閘和通州城的土石二壩合稱(chēng)“五閘二壩”。