Kinh thành thời Trần và thời Lý về cơ bản không có nhiều khác biệt. Kế thừa thời Lý, thời Trần cũng chia Kinh thành làm 61 phường, bao gồm cả phường buôn bán, phường thợ và phường làm nông nghiệp. Bá quan văn võ, hoàng thân quốc thích cũng dựng phủ điện ở khu vực Kinh thành.
Về hệ thống cung điện của triều đình tại khu vực Kinh thành Thăng Long, năm 1237, vua Trần Thái Tông cho dời điện Linh Quang về bến Đông Bộ Đầu và đổi tên thành điện Phong Thủy. Điện này là nơi đón tiếp nhà vua đến xem đua thuyền, cũng là nơi dâng trà, trầu cau cho nhà vua. Vì thế, dân gian vẫn gọi đó là điện Hô Trà. Bến Đông Bộ Đầu vừa là bến cảng của quân đội, vừa là nơi diễn tập thủy chiến, lại là nơi diễn ra các cuộc đua thuyền vào mùa thu hằng năm. Vậy nên bến này được xây dựng thành cụm kiến trúc rất tráng lệ. Trạm Hoài Viễn của nhà Lý vẫn được nhà Trần tiếp dùng. Nhưng bên cạnh đó, nhà Trần cho xây dựng thêm sứ quán dành riêng cho sứ giả phương Bắc ở khu Quán Sứ (nay vẫn gọi là Quán Sứ), xây hành cung của nhà vua ở khu vực Gia Lâm ngày nay.
Tiếp nối truyền thống tôn sư, trọng đạo, năm 1243, vua Trần Thái Tông cho trùng tu Quốc Tử Giám. Năm 1253, Trần Thái Tông cho lập Viện Quốc học làm nơi sôi kinh nấu sử cho con em quý tộc và nho sĩ ưu tú của cả nước, đồng thời cho tô tượng Khổng Tử, Chu Công và vẽ hình 72 vị tiền bối của làng Nho để thờ phụng tại đây. Các đình, đền, chùa, miếu thời Trần hầu như không được xây mới, chủ yếu chỉ trùng tu lại các kiến trúc sẵn có từ thời Lý. Điều đó cho thấy, sang thời Trần, Nho giáo đã được triều đình trọng vọng hơn. Phật giáo tuy vẫn còn thịnh hành, nhưng không còn giữ được vị trí tối thượng như thời Lý.
Để đề cao tinh thần thượng võ, năm 1253, Trần Thái Tông cho xây dựng Giảng Võ đường làm nơi luyện rèn võ nghệ. Phàm là vương hầu, tôn thất đều phải trải qua quá trình rèn luyện võ nghệ ở đó.
Bên cạnh các công trình cung điện của triều đình, phủ đệ của bá quan văn võ và hoàng thân, quốc thích, khu vực Kinh thành Thăng Long còn bao gồm các phường cư dân thành thị chuyên việc buôn bán, làm nghề thủ công, tiểu thủ công nghiệp hay nông nghiệp. Lần đầu tiên, trong chính sử xuất hiện ghi chép về số lượng các phường ở Thăng Long. Cổ sử chép: “Bắt chước đời trước, chia làm 61 phường”. Với sử liệu này, có thể khẳng định việc chia Thăng Long làm 61 phường đã có từ đời Lý.
Hệ thống lại ghi chép từ cổ sử, có thể kể ra một số phường cổ thời nhà Trần như sau:
Phường An Hoa nằm bên bờ sông Cái (sông Hồng) là nơi hỏa táng linh cữu vua Lý Huệ Tông của nhà Lý. Sử chép rằng, dù nhà Trần đã thay nhà Lý trị vì thiên hạ, Lý Huệ Tông bị bức đi tu nhưng vẫn chưa dứt tục lụy, thường lân la dạo chơi ở các phường, chợ khiến dân chúng tụ tập xem mặt rất huyên náo. Trần Thủ Độ sợ có biến bèn ngầm sai giết Lý Huệ Tông, khoét một lối đi qua thành rồi đưa linh cữu Lý Huệ Tông đi hỏa táng tại phường An Hoa. Sự kiện này diễn ra vào mùa thu năm 1226.
Phường Hạc Kiều là nơi đặt cung Phụ Thiên. Phụ Thiên là nơi ở của Trần Thừa, bố của Trần Thái Tông và được phong làm Thượng hoàng vào tháng 10 âm lịch năm 1226.
Phường Giang Khẩu là nơi giam giữ Hôn Đức Công Dương Nhật Lễ, kẻ mưu toan tiếm ngôi nhà Trần năm 1370.
Phường Cơ Xá là cảng và là nơi ở của cư dân vùng đất bãi. Năm 1265, nước dâng cao làm ngập toàn bộ phường này khiến cư dân và súc vật bị chết chìm rất nhiều. Vì lẽ này mà vua Trần Thánh Tông ban bố lệnh đại xá ngõ hầu giảm tai ương.
Phủ Phụng Thiên có các phường: Tàng Kiếm chuyên nghề làm kiệu, áo giáp, binh khí; Yên Thái chuyên làm giấy với nhịp chày làm giấy đã đi vào thơ ca dân gian; hai phường Thụy Chương và Nghi Tàm chuyên nghề dệt vải và dệt lụa; Hà Tân là nơi tập trung những người thợ nung vôi; Hàng Đào chuyên việc nhuộm điều; Tả Nhất làm quạt; Thịnh Quang chuyên nghề làm long nhãn; Đồng Nhân bán áo diệp y.
Ở phía Tây Kinh thành có phường Tây Nhai (nay thuộc khu Liễu Giai), phường Kiều Các Đài.
Phường Nhai Tuân là nơi vua Trần dành làm nơi ở cho đoàn người nhà Tống lưu vong sang nước ta do bị quân Nguyên xâm chiếm. Lại tạo điều kiện cho những người này làm ăn, buôn bán. Khi Hốt Tất Liệt đòi nhà Trần nộp những người này, vua Trần Thái Tông đã thẳng thắn bác bỏ.
Phía Bắc sông Tô Lịch là phường Toán Viên (vườn tỏi), là nơi vua Trần Dụ Tông sai người vỡ đất trồng tỏi và rau dưa. Phường này ở vị trí gần Cửa Bắc, bên kia đường Phan Đình Phùng (nơi trước đây có sông Tô Lịch chảy qua).