北京四合院的大规模建设可以追溯到元代。元代定都北京，对北京的城市建设有着划时代的意义。之后，经过明代和清代的改变，形成了四合院如今的样式。目前北京遗存的主要是清代四合院。
四合院之所以能在北京发展完善，并形成一种代表性的民居建筑，是与北京的自然环境和社会文化密切相关的。
从整体上来看，北京四合院全都坐北朝南，这是因为北半球的光照主要从南边来，朝向南方更有利于住宅的日照条件。
北京四合院布局，主要是为了院内环境考虑。北京地处华北地区，因此民居的最主要功能是解决冬季的防寒、保温问题。华北地区风大，冬天寒风从西北来，夏天风从东南来，四合院坐北朝南，门开在南面，冬天可避开凛冽的寒风，夏天则可迎风纳凉。同时，北京四合院的院落比较宽敞，冬天有利于接纳更多的日照，夏天有利于通风。
为了调节环境，四合院在细节方面也进行了设计。老北京四合院中央，常常摆上一只或数只很大的鱼缸，这也是因为北京相对比较缺水，一是为了观赏，二是能够调节空气，第三还有防火的功能。
在文化与气候等多重因素影响下，四合院就慢慢形成了如今的布局，它也成为了中国民居建筑的代表。