明军一位名叫俞本的老战士多年以后在《明兴野记》这本回忆录中记载了一些追击的经过，他指出明军在攻克大都的次日就立即展开追击元顺帝的军事行动，出动了凤翔等五卫步军，人数达到三万，“初八日，来到兴路，收获不大......傅友德在路上遇到一批忠于元朝的回鹘人马，便把他们尽数拘留，并获得牛羊马匹十万”，其后“大军回到北平（指大都），上报走错路的原因。徐达大怒，再令傅友德向东路的居庸关方向出击，但此时元君已经跑得无影无踪了。”
等到明军改辕易辙，转而攻击居庸关时，元顺帝已经跑远了，因而追之不及。即使如此，这次军事行动还是把元朝君臣吓了一大跳，当时陪同元顺帝逃到上都的刘佶，后来在《北巡私记》中记载：“九月初六曰，主管军事的知枢密院事哈剌章惶恐不安地声称敌军追兵已出居庸关。这时有人劝皇帝北上到和林地区避难，皇帝迟疑不决。不久又传来追兵不来的消息，此事才暂告一段落。”
由此可见，心急如焚的明军虽然狂追不已，却始终没有追上元顺帝。不过据说追兵曾经和一些负责为元顺帝殿后的蒙古军人作战。《黄金史纲》记载了成吉思汗兄弟哈撤儿的后嫡图穆勒呼巴图尔，他在陪同元顺帝撤退时，“命令自己的儿子哈齐库鲁克临阵，领着六十名擎旗手赶来，说道：‘语云：与其毁声灭名，何如粉身碎骨！’因之，与汉家（指明军）追兵激战而死。”
图穆勒呼巴图尔又译“脱穆勒呼把秃儿”，清代学者罗布桑丹毕坚赞著的《黄金史》亦记载了这个人与自己的儿子一起战死，说他在“脱欢贴睦尔（即元顺帝）丢失江山之戊申年，五十一年，与汉家追兵激战而死。”
这两父子，真是元朝嫡系部队之中少见的男子汉。
徐达没有捉到临阵退缩的元顺帝，但毕竟拿下了大都，捉住了一大批城中留守的达官贵人，也算是达到了作战目的。
北伐大军入城之后，马上对敌对势力进行镇压。将士们首先是从大都齐化门入城的，这个突破口竟成了一个临时的刑场。元朝的监国淮王贴木儿不花、太尉中书丞相庆童、平章迭儿必失、朴赛因不花、右丞相张康伯、御史中丞满川等人已成为俘虏，徐达亲自坐在齐化门楼上，宣布将这些人处以死罪，立地正法；同时还将俘获的宣让、镇南、威顺等六名王子投入牢狱。在留守大都的达官贵人之中只有义王中书右丞相和尚及参知政事张守礼等少数幸运儿得以逃脱。
特别要提到的是，监国淮王贴木儿不花与他的儿子（宣让王子），在城陷一刻同时身陷囹圄，父子两人均恪尽职守，为国尽忠。贴木儿不花被杀之后，竟成了蒙古族的民族英雄，类似于为宋朝尽忠的汉族民族英雄文天祥。十六世纪的蒙文史籍《阿勒垣汗传》歌颂了他的丰功伟绩：
“外敌恃强进攻大都城时，
不花贴木儿丞相逼近与之搏战，
使可汗之身与玉玺得脱而出，
可汗虽失大统性命得全之情，如此这般。”
有学者认为这个“不花贴木儿”就是淮王贴木儿不花。数十年之后，相继在蒙古草原叱咤一时的瓦剌太师也先、鞑靼太师孛来等风云人物，均曾经自称“淮王”，以示仿效先贤之意。
另外，以数百老弱残兵守卫顺承门的元平章朴赛因不花亦成为了战俘，其后被明军压送到齐化门杀死。史载他在明军主将之前显示了骨硬头的本色，只是敦促对方快点将自己杀死。主将本来下令留他于营中，有意进行招降。可他却宁死不屈。
除此之外，死于齐化门的还有赵国公丁好礼。他被明军俘虏之后，拒绝参拜军中大将，并厉声呵叱道：“我以小吏而步步高升，官居极品，爵位上公，如今年纪已老，只恨无以报国，所欠的唯有一死而已。”过了数日，明将又要召见他，他仍然不肯前往，但胳膊扭不过大脚，被士兵强行胁持到齐化门，最终因严辞抗辨而死在那里，时年七十五岁。
与丁好礼同时在齐化门被杀的还有蒙古人郭庸。《元史》记载丁好礼死亡的同一天，中书参知政事郭庸亦也被押至齐化门，在众将士喝其下跪受刑之时，仍然口硬地叫道：“做臣子的各为其主，死亡是我的本份，绝不拜跪！”
明军亦在齐化门处决叛徒。《明兴野记》记载“平章俞宝欲叛逃，但被捉获，徐达把他枭杀于齐化门，刖足以示众。”
前文提到，明军在追击元顺帝的途中，俘虏了很多回鹘人。明军欲将送这批回鹘人送回金陵。途经通州时，有回鹘人企图叛乱，不料因“事泄”，而“被杀戮五千余人”，“妻女俱配给军士。”徐达还下令：凡是元朝大小官员，皆要自首，藏匿于民籍中的，发现严惩不贷。军人们陆续将自首的前朝文武官吏押送回应天。元翰林待制黄殷仕，耻于抛头露面，投井而死。其他自杀的人员还有左丞丁敬可、太子司经郎拜住、大乐署令赵宏毅、总管郭充中等。
明军为了巩固政权，对大都周围的“团结”与“山寨”进行肃清作战。所谓的“团结”、“山寨”类似于乡兵团练，这是蒙古贵族为了对付各地的起义军而在1357年（至正十七年）让各路、府、州、县的地方官组建的。一些“团结”、“山寨”甚至设立万夫长、千夫长、百夫长等军衔，“编立牌甲，分守要害，互相策应。”
这些“团结”与“山寨”有的投降、有的抵抗到底。其中，元朝皇太子爱猷识理达腊在主持军务的时候曾经亲自命令院事、刑部尚书张庸练兵屯寨于房山。明军攻克大都之后，很多山寨放弃了抵抗。但是张庸不为所动，仍效忠元朝，集中兵力扼守骆驼谷这个险要处所，并派遣随从到山西向王保保求援。可是，援兵迟迟不来。在这种恶劣的环境之下，骆驼谷守军独木难支，遭到明军的围剿而全军溃败。坚守阵地的张庸的结局是被反水的寨民李世杰捉拿而献给明军，终被处死。
明军对顽固不化的“团结”与“山寨”是不会手软的，于八月十五日又攻克“宣德府怀来县与鸡鸣山寨”，在攻打这些山寨之时，因当地土人拒不投降，强行架梯攀登的明军得手之后尽屠守寨之人。
明朝牢牢控制了大都，将其改名为“北平”，并让华云龙出任大都督府佥事，同时兼职北平行省参知政事，总领六卫将士留守。孙兴祖领大都督分府事，统领燕山六卫三万余人协守。
当时北平城共有十一门，连同周围的地区达一百二十里，范围太大，不易防守。明军予以改建，从北平城中间的光熙门起，将城市截断为两部分，集中力量防守其中的一部分，以巩固防线。
大都之战结束后，明人在评价徐达在大都的所作所为时，认为这位开国元勋的对前朝政治中枢的政策是“封其府库、图籍、宝物及宫殿门，派兵守护。而前朝的宫人、嫔妃，则令其宦官守护，同时禁止滥杀无辜以及用暴力侵犯百姓。因而人民安居乐业，‘市不易肆’。为此，时人夸奖道‘曹彬下江南亦不过如此’。”曹彬是北宋开国名将，《宋史》称他在率军渡江平定南唐金陵时“不妄杀一人”，而徐达攻克大都之后是否也“不妄杀一人”？则见仁见智了。
