魏、晋、北朝时期，是指三国魏、西晋以及十六国中的后赵、前燕、后燕，北朝的北魏、东魏、北齐、北周等先后建立的大小王朝，即从公元220—581年。这期间，蓟城的功能变化比较复杂。
首先，魏、晋时蓟城为诸侯王国燕国和蓟县治所，属幽州（州治范阳，今涿州）。西晋的燕国领蓟、安次、昌平、军都、广阳、潞、安乐、泉州、雍奴、狐奴十县，除安次、泉州、雍奴三县外，其余各县都在今北京市境。此外，范阳国所辖的良乡县，上谷郡所辖的居庸县，也在今北京市境。
魏晋后期，北方和西部的匈奴、鲜卑、羯、氐、羌等少数民族相继强势，其首领都不甘落后，竞相逐鹿中原，先后建立了一些大小不同的政权，史称“五胡十六国”。其中，晋穆帝永和五年（349），鲜卑人燕王慕容皝死，其次子慕容儁僭即燕王位。晋穆帝派人拜慕容儁为使持节、侍中、大都督、都督河北诸军事及幽、冀、并、平四州牧、大将军、大单于、燕王。集八大职权于一身的慕容儁，于永和六年（350）率军南伐，攻陷后赵（匈奴人石勒创立）大将王他镇守的蓟城，并建都于此。永和八年（352），燕王慕容儁偷偷地当上了皇帝，建元“元玺”，国号仍为燕，史称“前燕”。晋穆帝升平元年（357），前燕皇帝慕容儁改元“光寿”。就在这年，慕容儁自蓟城迁都于邺（今河北临漳）。可见，前燕慕容儁以蓟城为都只有七年的时间。
后魏，鲜卑拓跋氏建。后魏时的幽州仍治蓟城，统燕、范阳、渔阳三郡。其中，燕郡领蓟、广阳、良乡、军都、安城五县，除安城县（今安次）外，其余四县都在今北京市境。此外，范阳郡（治涿）的苌乡县，渔阳郡（治雍奴）的潞、渔阳县，也在今北京市境。到北魏后期，因为杜洛周、葛荣等起义，塞外大乱。东魏天平（534—537）中，原在居庸关外的东燕州及其所领的三郡六县，即平昌郡与所领的万言、昌平二县，上谷郡与所领的平舒、居庸二县，徧城郡与所领的广武、沃野二县，都迁于居庸关内，寄治军都县（今昌平）境。稍后，元象中，原在古北口外的安州及其所领的三郡八县，即密云郡与所领的密云、要阳、白檀三县，广阳郡与所领的广兴、燕乐、方城三县，安乐郡与所领的土垠、安市二县，也都内迁，寄治于幽州北界，即今密云、平谷境内。
北齐于蓟城置东北道行台、幽州及燕郡、蓟县。东北道行台是新的行政机构。从西晋始，在地方上代表朝廷履行尚书省职责的机构称为“行台”，故地方行政最高级别的“州”也受“行台”管领。北齐的东北道行台是秦汉至北朝之间于蓟城设置的最高行政机构。北周改为总管府。在北齐、北周时，将东魏内迁的寄治军都县境的东燕州及其所领郡县与寄治幽州北界的安州及其所领郡县，该合并的合并，该撤销的撤销，该改名的改名，该迁移的迁移，由繁化简，由多变少。至北周时，原来寄治军都县地的东燕州及所领郡县，只存平昌郡及昌平、万年（有的史书作万言）二县，在今昌平境，改属幽州；原来寄治幽州北界的安州及所领郡县，安州改名玄州，领安乐郡，郡下领密云、燕乐二县，在今密云境。