明初，將元朝的開城路(州級)降為開城縣。及正統以後，西北邊境防禦漸趨緊張，經常有蒙元軍隊南下，沿清水河(蕭關道)襲攻固原等地。明政府為防禦元朝勢力南侵，先後在北方邊境設定了九個重鎮，號稱“九邊”。固原為“九邊”之一。明朝景泰二年(1451年)，重新修築固原城。固原城的再次修築，標誌著政權建置的重新轉移。重修固原城的第二年(公元1452年)，即遷徙平涼衛右所於固原城，為固原守御千戶所。從此，隨著明西北邊備防禦的不斷變化，固原的軍政機構設定亦隨之升格。成化四年(公元1468年)，升固原守御千戶所為固原衛；成化六年(公元1470年)置固原兵備道。明中葉以後，蒙元餘部韃靼、瓦剌等入侵加劇，明政府為進一步加強防禦，於成化十年(公元1474年)置延綏、甘肅、寧夏三邊總制府於固原。“總陝西三邊軍務”。此任由部院大臣充任總督。明弘治十四年(公元1501年)，再設固原鎮，次年升固原衛為固原州。至此，固原遂成為一個在西北邊地防務中舉足輕重的要鎮。
固原城的擴築就是在明代定型的。自明景泰二年增築固原城始，成化五年，兵備僉事楊勉再行增築，並設樓櫓。弘治十五年(公元1502年)。三邊總制秦 又增築外關城。萬曆三年(公元1575年)總制石茂華始將固原外城用磚石包砌，並增設角樓、炮台和東道。已成為一座既堅固又具有很好防禦功能的巨大城池。固原城在明代之所以能數次增築。一是由於固原當時特定的地理位置和軍事政權建置所致；二是由於明政府的統一策略;第三，也是由於當時文化和時尚的一種表現和反映。如當時的山西太原城，也是總制駐節地，同時也得到大力擴修，城牆的高、厚及其型制與固原城基本相同，兩城同為磚包，都有角樓、炮台等。
由於特定的歷史背景，明代的道路交通也基本在軍事控制之下。三邊總督駐節地固原與延綏、寧夏、甘州成犄角之勢，與三鎮之間交通暢達。固原連線寧夏府的南北縱軸線——蕭關古道仍通達。之所以能出現這種現象，就是由於固原州的政權建制，特別是集軍政於一體的三邊總制駐節固原，並成為西北政治、軍事中心所致。
