一转眼到了宋辽对峙时期，辽阳成为了辽国的东京辽阳府，地理位置非常重要。到了金国灭辽吞宋以后，辽阳又成为了金国的东京辽阳府。13世纪后期，元朝先后消灭了大金国、西夏国、南宋等一系列政权，建立了一个疆域辽阔的帝国。对于元朝来说，唐宋时期的州县两级区划，并不合适。
元朝在金国行尚书台制度的基础上，进一步完善和调整以后，推出了行省制度。元朝把全国划分为10个行省，例如河南江北行省、四川行省等等。其中，元朝在东北地区组建了辽阳行省。辽阳行省的省会在辽阳府，合计下辖了1个府、6个路，总计有12个州、10个县，管理面积非常辽阔，基本上管理了整个东北地区。
1368年，明朝建立以后，通过大规模的北伐，把元朝势力驱逐回北方草原。明朝控制了辽东各地以后，由于各方面的实际需要，仅仅在辽东组建了辽东都司，并没有组建行省。在明朝统治时期，辽东镇属于明朝的九边重镇之一，驻扎了10多万军队。而且骁勇善战，属于明朝军队中的精锐边军。
在民政方面，辽东各地则隶属于山东省管理。当时，明朝的辽东都司设立在辽阳府，辽阳府仍然是整个东北地区的核心城市。但是，情况迅速发生了变化。1616年，努尔哈赤建立了后金政权，并且迅速崛起。1619年的萨尔浒大战中，明军惨败，后金政权掌握了东北战场的主动权。
在此之后，后金政权迅速攻占了抚顺、铁岭、开原、沈阳等地，并且最终攻下了明朝在东北的核心城市辽阳。整个辽东地区失守以后，明朝不得不退守辽西，开始经营松锦防线。1621年，努尔哈赤定都辽阳。因为辽阳属于东北地区的核心城市，各方面的城市建设非常完善。因此，努尔哈赤决定定都辽阳。但是仅仅4年之后，1625年，努尔哈赤决定迁都沈阳，并且在沈阳大兴土木。
一个问题出现了，后金政权为何要放弃辽阳，迁都沈阳呢？首先，这是后金政权从自身实际情况考虑的。后金政权刚刚组建的时候，实力还非常弱小。虽然在几次大战中，击败了明朝军队，但一直面临明朝的全面战略围堵。李氏朝鲜属于明朝的藩属国，积极配合明朝围堵后金政权。
蒙古林丹汗部在明朝的册封和赏赐之下，也积极配合明朝围堵后金政权。换而言之，后金政权同时面临三面夹击，战略格局非常被动。起初，努尔哈赤定都辽阳。但是，辽阳的地理位置并不好，不利于同时兼顾三个方向的诸多任务。经过反复权衡以后，努尔哈赤选择了迁都沈阳，因为沈阳的地理位置居中，便于同时兼顾蒙古各部、李氏朝鲜和明朝。
此外，还有一个重要原因，那就是水患。辽阳位于太子河畔，在历史上，辽阳屡屡面临水患。嘉靖四十三年，长白山地区出现了暴雨，太子河水位暴涨，洪水冲击了护城河，将整个辽阳淹没，损失非常惨重。明代的辽阳城墙多次被水冲毁，多次重建，屡见不鲜。辽河甚至出现“地上悬河”的特点，经常溃堤泛滥、改道。辽河的别称是“关外黄河”。
