中都故城魚藻池畔的蕊珠宮前殿中擺放著一張長寬有三丈的碩大長案，上面擺放的正是大都城沙盤，模型出自內廷匠作監工匠之手，做的十分精致，城中的宮殿、房屋、街道、水系等皆反映其上,并加以標注。
早在瓊州之時，趙昺就已經令事務局向大都派遣探子，收集各種情報，而大都城防自然也在其中。他們經過多年的偵察，腳步早已遍及城中各個角落，獲取了詳實的數據。而大軍圍城后，又有皇家學院的學子駕駛熱氣球從空中俯瞰全城,繪制了平面圖。
職方司的官吏將兩方數據結合后，繪制了大都城輿圖,工匠以此為據制作了沙盤。所以模型是按照比例制成，能夠完美的將城內外情況盡數表現其上，可謂是纖毫畢現，，使人可以直觀的看明城池的布局和城防系統。
從模型上標注的數據可以看出大都城周長為六十里余，城墻高三丈至四丈不等，城基因地形變化寬七丈至八丈而不同，頂部寬三丈至五丈。城墻走向取直線，東西向城墻約十六里，南北城墻長約十五里。為了將慶壽寺西的海云、可庵二大師靈塔收入城中，在南城墻西段順承門與麗正門之間城墻呈向外凸出的弧形。
大都城共有十一門，城門的命名都與周易卦象相關。南垣正中為麗正門，取周易“日月麗乎天”之意；東為文明門，取周易“文明以健”、“其德剛健而文明”之意；西為順承門，取周易“至哉坤元,萬物滋生，乃順承天”之意。
東垣正中為崇仁門,取東方屬春、屬仁之義；南為齊化門,合說卦傳“齊乎巽，巽東南也”之義；北為光熙門，取周易“艮，止也其道光明”之意。西垣正中為和義門，取西方屬秋、屬義之理；南為平則門，北為肅清門。北垣東為安貞門，取周易“乾上坎下安貞吉”之意；西為健德門，取周易“乾者健也，剛陽之德吉”之意。
中心之閣以南為皇城。皇城四周建紅墻，又稱“蕭墻”，其正門稱欞星門，左右有千步廊。但皇城并非以大內宮城軸線為基準、東西對稱，而是以太液池為中心，四周布置三座宮殿大內、隆福宮和興圣宮。
大內正門為崇天門，北面為厚載門，東為東華門，西為西華門。崇天門前有金水河，河上有周橋。大內正殿為大明殿，是元帝理政和居住的場所，面闊十一間,后有廊廡連接后殿。大明殿之后為延春閣，為皇后居所。此外還有玉德殿、內藏庫、鷹房、羊圈等建筑。
由于宮室采取了環水布置的辦法，而新城的南側又受到舊城的限制，城區大部分面積不得不向北推移。皇城南面和東南為官署區，北面海子一帶為鬧市，東面為太廟，西面為太社稷，城垣除北垣外每面各開三門。