Vào buổi đầu, Gia Long vẫn phải duy trì hai khu vực hành chính lớn là Bắc Thành (Bắc Bộ) và Gia Định Thành (Nam Bộ), đặt chức Tổng trấn, Hiệp Tổng trấn và Phó Tổng trấn để cai quản. Trung tâm hành chính của hai đơn vị này đồng thời cũng là một căn cứ quân sự lớn có xây thành bảo vệ.
Vào tháng 2 năm Mậu Dần (1698), chúa Nguyễn Phúc Chu bắt đầu đặt phủ Gia Định.
Tháng 3 năm Canh Tuất (1790), Gia Long cho đắp một thành đất Gia Định, huy động quân dân khởi đắp, hẹn cho 10 ngày đắp xong.
Thành đắp trên gò cao ở thôn Tân Nhai, tổng Bình Dương, theo hình bát quái, mở tám cửa, ở giữa là cung điện, bên tả dựng nhà Thái Miếu, phía sau miếu là kho tàng, bên hữu đặt Cục chế tạo, chung quanh là nhà tranh cho quân túc vệ ở. Giữa sân dựng kỳ đài ba tầng, trên làm tòa vọng đẩu bát giác, ban ngày kéo cờ, ban đêm thì kéo đèn làm hiệu lệnh cho các quân. Thành xây xong gọi tên là Kinh thành Gia Định... "Tám cửa thành đều xây bằng đá ong, phía nam là cửa Càn Nguyên và cửa Ly Minh, phía bắc là cửa Khôn Hậu và cửa Khảm Hiểm, phía đông là cửa Chấn Hanh và cửa Cấn Chỉ, phía tây là cửa Tốn Thuận và cửa Đoài Duyệt. Ngang dọc có 8 đường, đông sang tây dài 131 trượng 2 thước (52,80 mét), nam sang bắc cũng thế, cao 13 thước (5,20 mét), chân dày 7 trượng 5 thước (30 mét). Phía ngoài thành là hào, hào rộng 10 trượng 5 thước (42 mét), sâu 14 thước (5,60 mét), có cầu treo bắc ngang. Chu vi ngoài thành là 794 trượng (3.136 mét). Ơở ngoài là đường phố, chợ búa, dọc ngang la liệt đều có thứ tự. Hai bên đường quan đều trồng cây thích nghi, gọi là đường Thiên Lý" [1] <00000010.HTM>.
Thành Gia Định đã đóng vai trò một kinh thành. Việc tu sửa bồi bổ cũng được tiến hành chu đáo. Tháng 12 cùng năm tiến hành sửa đắp, mở đường quan ở bốn mặt thành. Tháng 11 năm Giáp Dần (179) lại sửa đắp quách ngoài bốn mặt thành. Tháng 11 nhuận bắt đầu đặt chức Giám thành sử và Phó Giám thành sử để quản lý các quan tuần thành.
Tháng 3 năm Gia Long thứ nhất (1802), đổi phủ Gia Định làm trấn Gia Định.
Tháng Giêng năm Gia Long thứ 7 (1808), đổi trấn Gia Định làm thành Gia Định; tháng 9 năm đó đặt chức Tổng trấn, Hiệp Tổng trấn thành Gia Định, quản lãnh các trấn Phiên An, Biên Hòa, Định Tường, Vĩnh Thanh, Hà Tiên và ở xa lãnh trấn Bình Thuận.
Năm Gia Long thứ 8 (1809), Tổng trấn Gia Định còn dựng vọng cung, hành cung, lầu chuông, lầu trống, sông đường, xây nhà quân, sửa tường thành v.v... Thành Gia Định ngày càng đẹp và vững hơn.
Thời Minh Mạng có đổi tên tám cửa thành.
Tổng trấn Lê Văn Duyệt xây cao thêm tường thành bằng đá.
Năm Minh Mạng thứ 13 đổi làm thành tỉnh Phiên An; năm thứ 14 Lê Văn Khôi khởi loạn chiếm thành; năm thứ 16 triều đình thu phục lại rồi dời ly sở tỉnh thành đi nơi khác mà bỏ thành này.
Về thành trấn Gia Định, có thể tóm lại một điều: Vào thời Gia Long, khi còn phải duy trì hai đơn vị hành chính lớn là Bắc Thành và Gia Định Thành thì thành Gia Định là một công trình quân sự cỡ lớn nhất ở miền Nam. Bình đồ "bát quái" của tòa thành xuất hiện đáng được coi như một tòa thành độc đáo và kiên cố đương thời.
Tháng 6 năm Nhâm Tuất (1802), Gia Long vào Đông Kinh, tháng 9 Gia Long đặt chức Tổng trấn Bắc Thành quản 11 trấn nội ngoại cả thảy (gồm năm nội trấn là Sơn Nam Thượng, Sơn Nam Hạ, Sơn Tây, Kinh Bắc, Hải Dương và 6 ngoại trấn là Tuyên Quang, Hưng Hóa, Cao Bằng, Lạng Sơn, Thái Nguyên và Quảng Yên).
Ly sở Bắc Thành lúc đó ở ngay thành Đông Kinh cũ.
Tháng giêng năm 1803, Gia Long cho xây đắp thành mới theo kiểu Vôbăng.
Tháng 5 năm 1805, xây 5 cửa thành, mỗi cửa đều dựng bia để ghi.
Tháng giêng năm 1819, sửa đắp thành này.
Thời Minh Mạng, tháng 7 năm 1820, xây dựng các hành cung, điện Thị Triều, điện Cần Chánh.
Tháng 10 năm 1827, xây các xưởng súng trên thành (trước làm tre lá, nay làm bằng ngói gỗ), làm suốt trong ba năm.
Năm Minh Mạng thứ 12 (1831), bỏ Tổng trấn Bắc Thành, đặt tỉnh Hà Nội. Do vậy, 4 năm sau Minh Mạng ra lệnh bạt bớt chiều cao của tường thành xuống 1 thước 8 tấc cho phù hợp với quy chế của một thành tỉnh và lấy thành này làm thành của tỉnh Hà Nội.
Có thể nói, dù qua nhiều lần tu bổ, bạt rở thấp đi, về cơ bản Bắc Thành vẫn là tòa thành Hà Nội sau này mà chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy bản vẽ chính xác vào thời thuộc Pháp.
Sách Đại Nam nhất thống chí chép rằng: "Thành tỉnh Hà Nội: chu vi 432 trượng linh (1.728 mét), cao 1 trượng 1 thước 2 tắc (4,50 mét), hào rộng trên dưới 4 trượng (16 mét), mở 5 cửa, ở địa phận hai huyện Thọ Xương và Vĩnh Thuận. Từ đời nhà Lê về trước, kinh đô đều đặt ở đây, lại có tên là thành Phụng Thiên, ở trong thành Đại La. Thành lâu năm sụt đổ, đến đời Tây Sơn, theo nền cũ đắp thành quanh từ cửa Đông Hoa đến cửa Đại Hung. Bản triều đầu đời Gia Long lấy làm lỵ sở của Bắc Thành. Năm thứ 3 triều thần bàn rằng thể chế của Tây Sơn không hợp quy củ, tâu xin sửa đổi. Năm thứ sai quan dốc sức việc xây lắp, trong thành dựng kỳ đài và hành cung với hai điện chính, một tả vu, một hữu vu, sau điện dựng lầu Tĩnh Bắc; quanh nội điện đều xây tường gạch; lại đằng trước chính điện xây một đường ống bằng đá khắc hai chữ "Đoan Môn", đấy là di tích từ đời Lý; ngoài cửa dựng nhà bia, xây kỳ đài, quy mô rộng lớn. Năm Minh Mạng thứ 12, chia tỉnh hạt, lấy thành này làm thành tỉnh Hà Nội; năm thứ 16, cho rằng thân thành quá cao, giảm bớt đi 1 thước 8 tấc. Các đời Gia Long, Minh Mạng, Thiệu Trị dùng thành này làm sở bang giao".
Thành Hà Nội cũng làm theo đồ án hình vuông. Mỗi mặt tường bố trí hai pháo đài. Mỗi góc đều có pháo đài góc. Thành mở 5 cửa, mỗi mặt bắc, đông và tây mở một cửa ở chính giữa, riêng mặt nam mở hai cửa đông nam và tây nam ở chính giữa đoạn tường thành thẳng (courtine) nối pháo đài góc với một pháo đài bên cạnh. Như vậy mặt phía nam là mặt chính của tòa thành.
Điểm đáng nói là thành này mở hai cửa Tiền (Đông Nam và Tây Nam). Mở cửa cách này làm cho những cung điện trong thành được che kín đáo hơn, nghĩa là không có một cửa nào đi thẳng vào chính giữa mặt các cung điện.
Một tường thành dương mã che kín phía ngoài mỗi cửa và mở lối đi chếch sang một bên để qua hào bằng một cái cầu. Bộ phận này cũng có tác dụng làm cho cửa thành kín đáo hơn thêm một mức nữa.
So với tất cả mọi tòa thành xây thời Nguyễn ở miền Bắc Việt Nam, thành Hà Nội là tòa thành xây lớn nhất, đẹp nhất và kiên cố nhất, bởi vì thành đã có vị trí một thành tổng trấn trước khi bị hạ xuống vai trò của một thành tỉnh.
Năm 1896 - 1897, thực dân Pháp đã cho san bằng thành Hà Nội, chỉ để lại Kỳ đài và cửa Bắc, để xây dựng các đường phố Hà Nội.
Mới hơn một thế kỷ qua, dù có những tấm bản đồ vẽ chính xác về tòa thành đó, nhưng do những biến đổi của nhà cửa, phố sá, người ta đã không dễ gì chỉ định được vị trí cũ của công trình. Tất nhiên càng không hiểu được những chi tiết cấu trúc của nó.
Việc theo dõi những hiện tượng khảo cổ trong lòng đất khu vực xây dựng Lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh năm 1975 cho biết một số điều:
- Lăng Hồ Chủ Tịch được xây dựng đúng vào quãng giữa mặt tường thành phía tây, nghĩa là đúng vào vị trí của cửa Tây thành Hà Nội.
- Gạch xây kè bờ hào ngoài thành đều là gạch vồ thời Lê. Phần lớn gạch đều vỡ, nhiều viên có vết ám khói. Hiện tượng này cho phép kết luận thời Nguyễn đã sử dụng lại nguyên vật liệu xây thành Đông Kinh đã từng qua sụt lở và đốt phá vì chiến tranh và đã từng được sử dụng lại một lần trước đó vào thời Tây Sơn.
- Từ điểm chuẩn được biết một cách chính xác tại khu vực Lăng Hồ Chủ tịch, kết hợp với những điểm hiện còn trên mặt đất như Cột cờ, Cửa Bắc v.v... ta có thể dễ dàng xác định vị trí thành Hà Nội trên bất cứ nơi nào trong thành phố.
Đây là một thuận lợi lớn cho những kết luận khoa học về những phát hiện lẻ tẻ tại khu Hà Nội cổ, tất cũng là thuận lợi quan trọng cho việc tìm hiểu di tích thành Thăng Long thời Lý - Trần, một vấn đề vẫn còn đang là ẩn số.
(1) Đại Nam thực lục chinh biên, T. II, Nhà xuất bản Sử học, Hà Nội, 1963, tr. 112 - 113.
Đơn vị đo chiều dài thời Nguyễn được tính như sau: Trượng = 4 mét; thước = 0,40 mét; tấc 0,40 mét.