Ngay từ năm 1010, khi mới định đô Thăng Long, Lý Thái Tổ đã khởi công xây dựng Hoàng Thành và hàng loạt cung điện ở trong Hoàng Thành. Hoàng thành đắp bằng đất, phía ngoài có hào, mở 4 cửa: Tường Phù ở phía đông, Quảng Phúc ở phía tây, Đại Hưng ở phía nam, Diệu Đức ở phía bắc. Tuy còn những ý kiến khác nhau, nhưng căn cứ vào sử liệu và di tích còn lại, có thể xác định cửa Tường Phù mở ra phía Chợ Đông và khu phố buôn bán tấp nập của phường Giang Khẩu và đền Bạch Mã. Cửa Quảng Phúc mở ra phía chùa Một Cột và chợ Tây Nhai (chợ Ngọc Hà). Cửa Đại Hưng ở khoảng gần Cửa Nam hiện nay. Cửa Diệu Đức nhìn ra trước sông Tô Lịch, khoảng đường Phan Đình Phùng hiện nay. Những cung điện chính còn thấy trong sử sách như: điện Càn Nguyên là nơi thiết triều đặt trên núi Nùng tức núi Long Đỗ, hai bên tả hữu là điện Tập Hiền và điện Giảng Võ. Bên trái mở cửa Phi Long thông với cung Nghinh Xuân, bên phải mở cửa Đan Phượng thông với cửa Uy Viễn, chính Bắc dựng điện Cao Minh. Thềm các quan chầu vua gọi là Long Trì có hành lang chạy xung quanh. Đằng sau điện Càn Nguyên là điện Long An và điện Long Thụy làm nơi nhà vua nghỉ ngơi. Bên trái xây điện Nhật Quang, bên phải xây điện Nguyệt Minh, đằng sau là cung Thúy Hoa là nơi ở của các phi tần.