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。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。
在军事部门设立的同时，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”。
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，