1911年辛亥革命后，中华民国定都南京，1912年2月29日，发生北京兵变。袁世凱上台定都北京，直至1927年北洋政府垮台。而此時北京的地方體制仍依清制，仍稱順天府。直至民國三年，改順天府為“京兆地方”，直轄於北洋政府。
1912年8月24日，孙中山前往北京，与袁世凯会面。孙中山在北京举行的国民党成立大会中被选为理事长。1913年11月，国民党残存势力被解散。1915年12月12日，袁世凯在北京称帝，称中华帝国，1916年3月22日，取消帝制。1917年7月1日至12日，张勋率领辫子军复辟清朝。
1919年5月4日，北平爆发五四运动。1920年10月，李大钊、张申府、张国焘等人在北京大学图书馆成立北京共产党小组（共产主义小组）。1921年8月，中共北方区执行委员会在北京建立。1924年5月31日，中国政府代表顾维钧和苏联政府代表加拉罕在北京签订《中苏解决悬案大纲协定》。
1924年第二次直奉战争期间，10月，冯玉祥等人发动北京政变，推翻了直系曹锟、吴佩孚之后，皖系段祺瑞被推为临时政府执政。1925年1月1日，孙中山再次前往北京，2月召开善后会议，3月12日，孙中山于北京逝世，几十万人参加葬礼，孙奉厝于北京西山碧云寺内石塔中。11月23日，中国国民党部分领导层在西山碧云寺召开的“国民党一届四中全会”，即西山会议。1926年3月，北平爆发三一八惨案，段祺瑞执政府向抗议学生开枪。4月9日，冯玉祥国民军鹿锺麟驱逐段祺瑞，15日从北京撤退，后与奉系军队爆发南口战斗。
卢沟桥事变标志着中国抗日战争全面爆发。图为当时在卢沟桥与日本军队对峙的国民革命军第二十九军战士
1927年4月，张作霖派军警突袭搜查苏联大使馆，逮捕并处决了中共领导人李大钊及其同伙。6月18日，张作霖在北京建立了安国军政府。北伐战争期间，1928年，北伐军节节胜利，6月3日，张作霖乘火车离开北京，在奉天皇姑屯遭遇日本暗杀，6月8日，国民革命军第三集团军商震部开入北京。6月21日，中央政治会议决定國民政府定首都為南京，北京被改名为“北平特別市”，同時撤銷“京兆地方”。1930年6月，北平被降為河北省轄市“北平市”，同年12月復升為院轄市“北平市”。
1945年10月10日，第十受降区受降仪式在太和殿广场举行
1937年7月7日，在北平卢沟桥发生七·七事变，不久北平被日本占领，並建立傀儡政權「中华民国临时政府」，将北平改名为北京。1945年8月21日，第十一戰區孫連仲部收復北京，並復名北平。
1948年7月5日，中国东北籍学生队伍受中共地下人員鼓動遭中國青年軍隊員枪击，是为北平七五事件，造成学生严重伤亡，引发了中国各地的學生運動，學生失望之餘轉而支持共產黨。[來源請求]
1949年1月31日，中国人民解放军接管北平。