代是我国继秦、汉之后长城修建的又一个高峰，长城工程技术和建筑结构难度远远超过以前历代。

朱元璋在占领元大都之后，即派大将军徐达修筑长城，部署北方的军事防线，明永乐二年（1404年）建慕田峪关，关城在今慕田峪村内东侧，已毁，关城石匾“慕田谷关”犹存，现保存在长城文化展示中心。慕田峪原名“摩天峪”，明代以后改名慕田峪。

长城隘口“正关台”是“慕田谷关”的前哨，由三座敌楼并立，两侧楼体较小，中间楼室宽大，三座敌楼之上有三座望亭，关口不在城台正中开设，而在东侧设门，沿陡坡筑成台阶进出，独特的关门建筑为他处长城所罕见。发掘于渤海所村内旧城总兵衙门院内的“纪功题名”碑上落款“大明隆庆陆年岁次壬申秋旦立”。此碑证明慕田峪长城是明代长城。“纪功题名”碑现立于在景区燕京书画社前。

慕田峪长城作为明万里长城中的一处重要关口。随着明代北京地位的上升以及北方军事形势的变化，慕田峪长城的隶属关系也有着很大的变化。

从长城防御指挥体系上看，慕田峪长城段，明代前期，归蓟镇管辖。明代中期之后，增设昌镇，以加强对京畿长城的管理和指挥，并把慕田峪段长城划归昌镇管辖。又从南方将著名将领戚继光调来统辖蓟州、昌平、辽东、保定四镇。戚继光建立了一整套指挥和管理体系，强化和完善了长城的防御功能。在慕田峪长城地段，设立了渤海守御千户所、慕田峪城和慕田峪堡（关）。守御千户所属长城指挥管理系统的第三等级，关城则属第四等级。在如此短的距离，卫所和城堡密集，足以说明这里地位重要。

明代中期，由于北方游牧民族对北京的威胁日益严重，为了加强防御，在“蓟镇”总督谭伦和总兵戚继光主持下，对京北和京东的长城进行加固，大量使用城砖包筑旧有边墙，将城墙增高加厚。

此外，戚继光还上书请筑，在慕田峪关建空心敌台22座，楼房44间，官厅房3间，铺房149间，进一步强化和完善了长城的防御功能。这段时期是慕田峪长城修建史上的重要阶段，开始在长城上建筑储育粮草、武器和可供戍守长城的士兵居住的敌楼，“两台相应，左右相救”，使长城的建筑构造得到了最后的完善。

明代在重修慕田峪长城时，在墙顶的两侧都加修了垛口，还同时新设置了滚木石雷石孔，可攻可守。而修筑“刀把楼”，可控制制高点，减少对主城的威胁。慕田峪长城从正关台左侧起，随山势翻转，奔向远方。

在明代整修过程中，慕田峪长城段以施工精细，构筑造型独特而著称。如今慕田峪长城风景区内的“正关台”、“大角楼”、“秃尾巴边”、“牛犄角边”、“单边”、“九眼楼”、“夹板楼”等都是我国长城军事防御工程中最富有特点的构筑物。这些独特的建筑造型融合于险要的自然地形之中，不仅具有很高的历史价值、工程科学价值，而且具有突出的审美价值和观赏价值。

据统计，明初“洪武”年间至“万历”年间，曾先后修筑慕田峪长城18次之多。慕田峪长城具有直接保卫皇陵安危的军事要冲作用，是军事地位险要的名关要塞，成为明长城中建筑最为坚固，最为雄伟的段落。

从现存的明长城遗址上看，由山海关奔腾而来的万里长城，蜿蜒游卧在京畿北部燕山山脉南麓的军都山上，构成了一道从东到西呈半环状的军事屏障。慕田峪长城及关城恰处于“蓟镇”长城古北口至居庸关之间，关口相临，危岭峥嵘。长城“用险制塞”的建筑特点，使长城建筑与地貌景观互为映衬，相得益彰，使雄者益雄，险者益险。慕田峪长城城墙高峙，敌楼林立，烽火台相望，森严壁垒、固若金汤，是明长城精华地段最具有典型意义和代表性的一段。

从长城空间分布格局上看，明王朝为了加强完善京畿防务，依托太行山山脉、燕山山脉以及黄河等天然屏障，加固、重建了内长城和外长城，形成了内、外长城相互支撑、纵深统一的防御体系。联结明代内、外长城的枢纽段和分支点就位于慕田峪长城段。

清顺治元年（1644年），清廷沿用明制，在怀柔境内的慕田峪关、石塘路等19个关隘均设有重兵戍守。清代定都北京后，仍视慕田峪关为京师屏障，设防城使、把总，统领重兵驻守各军事要地和关隘。