1911年辛亥革命後，中華民國定都南京，1912年2月29日，發生北京兵變。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，孫中山前往北京，與袁世凱會面。孫中山在北京舉行的國民黨成立大會中被選為理事長。1913年11月，國民黨殘存勢力被解散。1915年12月12日，袁世凱在北京稱帝，稱中華帝國，1916年3月22日，取消帝制。1917年7月1日至12日，張勳率領辮子軍復辟清朝。
1919年5月4日，北平爆發五四運動。1920年10月，李大釗、張申府、張國燾等人在北京大學圖書館成立北京共產黨小組（共產主義小組）。1921年8月，中共北方區執行委員會在北京建立。1924年5月31日，中國政府代表顧維鈞和蘇聯政府代表加拉罕在北京簽訂《中蘇解決懸案大綱協定》。
1924年第二次直奉戰爭期間，10月，馮玉祥等人發動北京政變，推翻了直系曹錕、吳佩孚之後，皖系段祺瑞被推為臨時政府執政。1925年1月1日，孫中山再次前往北京，2月召開善後會議，3月12日，孫中山於北京逝世，幾十萬人參加葬禮，孫奉厝於北京西山碧雲寺內石塔中。11月23日，中國國民黨部分領導層在西山碧雲寺召開的「國民黨一屆四中全會」，即西山會議。1926年3月，北平爆發三一八慘案，段祺瑞執政府向抗議學生開槍。4月9日，馮玉祥國民軍鹿鍾麟驅逐段祺瑞，15日從北京撤退，後與奉系軍隊爆發南口戰鬥。
盧溝橋事變標誌著中國抗日戰爭全面爆發。圖為當時在盧溝橋與日本軍隊對峙的國民革命軍第二十九軍戰士
1927年4月，張作霖派軍警突襲搜查蘇聯大使館，逮捕並處決了中共領導人李大釗及其同夥。6月18日，張作霖在北京建立了安國軍政府。北伐戰爭期間，1928年，北伐軍節節勝利，6月3日，張作霖乘火車離開北京，在奉天皇姑屯遭遇日本暗殺，6月8日，國民革命軍第三集團軍商震部開入北京。6月21日，中央政治會議決定國民政府定首都為南京，北京被改名為「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，第十受降區受降儀式在太和殿廣場舉行
1937年7月7日，在北平盧溝橋發生七·七事變，不久北平被日本占領，並建立傀儡政權「中華民國臨時政府」，將北平改名為北京。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，中國東北籍學生隊伍受中共地下人員鼓動遭中國青年軍隊員槍擊，是為北平七五事件，造成學生嚴重傷亡，引發了中國各地的學生運動，學生失望之餘轉而支持共產黨。[來源請求]
1949年1月31日，中國人民解放軍接管北平。