明永乐二年（1404年）筑城设卫，称“天津卫”。始于隋朝大运河的开通。唐中叶以后，天津成为南方粮、绸北运的水陆码头。宋金时称“直沽寨”，元朝改称“海津镇”，是 军事 重镇和漕粮转运中心。 明太祖 朱元璋 在1368年建立明朝后，为了巩固王朝权利，将自己的儿子们封为王，分别驻守各地。第四个儿子朱棣被封为燕王，驻守北京。1398年， 朱元璋 病死。因为太子早年夭折，所以由 朱元璋 的长孙 朱允? 继位，史称 建文帝 。燕王朱棣经过几十年的苦心经营，在诸王中实力最强。由于建文帝平庸无能，加上自己的政治野心，朱棣在1400年以“靖难”为名，发兵与其侄子建文帝争夺皇位。朱棣率兵从天津的前身-直沽出发，偷袭沧州，并经过几年的战争，最终攻陷南京，夺取皇位。1402年，朱棣即位，是为明成祖，年号“永乐”。为了纪念开始发兵的“龙兴之地”，朱棣把“直沽”这个曾的“天子渡河之地”赐名为天津。“天”是天子的意思，而“津”是指渡口的意思。天津得到赐名后，于同年设置了 军事 部门。“卫”是明朝的 军事 建制。天津卫也开始了筑城建设，初建时的天津城其实是个土城，这座土城周长9里多，城高3丈5尺，宽2丈5尺，城的形状是东西长、南北短，很像一把算盘，所以当时人们也把它称为“算盘城”。 当时天津设有天津卫、天津左卫、天津右卫，统称三卫。至今人们经常提到的“天津卫”一词，就是从此而来。2004年12月23日是天津设卫筑城600年的纪念日。天津设卫建城600 年，决不是说天津只有600年的发展史。从秦汉到宋元，历代在天津地区挖渠开河，运粮建寨，设官建制，发展鱼盐业生产等活动。由于金、元两朝，建都北京，天津地位日显重要。但是天津作为一个具有完整意义的都市却是从明朝开始的。
天津建成以后经过百余年的发展，在明清两朝多次重建，规模不断扩大，原来的土城墙也换成了砖墙。清朝雍正3年（1725），天津改卫为州，雍正9年（1731）又升州为府，并另设天津县，天津城也成为了地方行政中心。
为了加强防卫，同时兼顾防洪抗洪，天津城在雍正年间重修时将原来3丈5尺的城高降低为2丈4尺，将城基宽由原来的2丈5尺扩建为3丈2尺，使天津城城墙成为一个梯形。重建后的天津城不仅扩大了东南西北四个城门，还在城墙上设置了守望塔和炮塔等防御设施。至今天津还流传一首民谣说：“天津市三宗宝，鼓楼、炮台、铃铛阁。”这些建筑也是在天津城重修中建设的。
建卫筑城后的天津各方面都有较快发展，特别是粮、盐两个经济支柱更为显著。永乐帝建都北京后，南方的物资都需经天津转运，天津的航运开始了大规模的发展。
天津素有九河下梢之称，海河、南运河、北运河等众多河流均在天津交汇。海河全长73公里，它穿越天津市中心，东入渤海，早在公元三世纪以前，海河作为天然河流，就成为中国北方人民的水运通道。（东汉时期曹操开挖河渠工程，将海河平原上的300多条大小河流由分流入海改为众流归一，初步形成了成扇面型的海河水系），隋朝 隋炀帝杨广 下令开凿了全长1400多公里的大运河，沟通了海河与黄河、淮河、长江等水系的联系，奠定了天津四通八达、航运枢纽的地位，为天津的发展提供了得天独厚的条件。 如今，水利部海河水利委员会的总部就设在天津。
金、元以后，漕运开通，不论海漕还是河漕，江南的漕粮都要经过海河运抵京都，永乐帝建都北京以后，天津转输漕粮的任务更加繁重，到明朝宣德十年（1435），明朝政府专门在天津设置管理漕运的专门机构，当时大运河上粮船上万艘，转输漕粮500万石，繁荣景象另人叹为观止。
漕粮的转输带动了天津的运输业和商业的发展，在海河、南运河、北运河三河交汇的三岔河口逐渐形成了许多商业区，货栈、钱庄、会馆等行业应运而生，集市贸易也随即兴旺，十集一市的轮转也使当时的天津人有天天赶大集的感慨，商业的繁荣昌盛使天津也成为世人瞩目的城市。这时的天津已远远超出单纯军事要地-“卫”的地位。
清初史学家谈迁经过天津时发出了“城镇百货交集”的感叹。清朝顺治12年（1655），荷兰使节哥页在天津被“人烟稠密，交易频荣”的景象所震惊，他命随从人员将海河两岸的景象绘图带走，并把天津和广州、镇江并称为中国的三大港口。
明清时期的天津已经成为一个比较成熟而开放的城市。
