大同的情况与之略有不同，自从永乐元年东胜卫后撤以后，明朝在大同地区的北边边防线遂大幅度内移，在永乐十一年（1413）前后固定下来。永乐十一年十月“已酉，山西缘边烟墩成。先是，从江阴侯吴高请於缘边修筑烟墩。至是，东路自天成卫至榆林口，直抵西朔州卫煖会口；西路自牤牛岭直抵东胜路，至黄河西［《校勘记》：广本无西字］对岸灰沟村。烟墩皆成，高五丈有奇，四围城高一丈［《校勘记》：抱本文下有五尺二字］，外开壕堑、吊桥、门道，上置火柜，煖月盛水，寒月积水，墩置官军三十一人，守瞭以绳梯上下，皆上所规画也”《明太宗实录》卷一四四，永乐十一年十月，第1709页。在大同镇基本上完全依照朱棣所安排的屯堡形式进行修筑，经过十年的时间终于最终完成。虽然迟至永乐十一年大同镇的烟墩才告建成，但是在整个防御工程建设时，其他城守设施废坏现象仍较为严重，永乐十三年（1415）三月“己酉，大同镇守［《校勘记》：旧校改作镇守大同。］左都督朱荣言：大同右卫及定边卫，城池当边境冲要。其牤牛岭、兔毛河、赤山、榆杨口、东胜诸处城垣低薄，无壕堑，宜急修筑。从之”《明太宗实录》卷一六二，永乐十三年三月，第1839页。上述“城垣”分布于赤山、东胜地区的说法与永乐初年东胜诸卫的内迁似乎存在着矛盾，事实上按照屯田的要求，结合大同镇的屯田条件以及洪武朝的屯田传统来看，大同镇在大黑河流域保留军屯土地从事耕种不是没有可能，军卫的内迁并不意味着对原军卫控制区的完全放弃。自永乐初年以来，大同明军年年在上述地区巡守，原有的城池正可为巡守提供支撑。另外从朱棣对建设屯堡的规划理解，这些城池也未被放弃，在一定程度上当作类似中心屯堡性质的军事防御工程沿用下来是最好的解释。
由于宁夏柳昇对屯堡建设提出过异议，因此，朱棣遂派人巡视各地屯堡的修筑完成情况。永乐十二年九月“丁酉，命行在兵部、都察院遣官按视宁夏、甘肃、大同、辽东等处屯堡。初，上命边将置屯堡为守备计：每小屯五七所择近便地筑一大堡，环以土城，高七八尺或一二丈，城八门，周以壕堑，阔一丈或四五尺深，与阔等。聚各屯粮刍于内，其小屯量存逐日所用粮食，有警即人畜尽入大堡，并力固守。命下未有报，故命按视”《明太宗实录》卷一五五，永乐十二年九月，第1792页。
对各边屯堡建设的按视促进了相关军事防御工程的完成，并为以后边墙的修筑开创了先河。
2．陕北军事地位开始凸现
在永乐朝的大部分时间中，蒙古出入漠南，但仍未获得巩固的根据地，加之明军于黄河沿线守备巡边，所以鄂尔多斯南缘的陕北地区极少遭遇蒙古军的入侵影响。永乐八年底九年初所谓“达贼”失捏干先在黄河东岸活动，宁夏都指挥使王俶与之交战阵亡；后失捏干又出没于大同边外的记载，是永乐朝蒙古在河套腹地一次比较明显的袭扰。参见《明太宗实录》卷一一一，卷一一二，卷一一五。失捏干活动的宁夏黄河东岸地区当在鄂尔多斯腹地，此失捏干或许就是永乐十年、宣德九年提到的鞑靼阿鲁台部属。《明太宗实录》卷一二五，第1567页载，永乐十年二月“癸亥，勑宣府总兵官武安侯郑亨等曰：比闻黄羊、野马俱望西行，或是走失捏干、阿鲁台之众向西行，则宁夏、山西不可无备”。又《明宣宗实录》卷一一〇，第2467页载，宣德九年四月“迤北和宁王阿鲁台遣头目土鲁台、薛别孙来奏，言为瓦剌所败，今脱身走，父子兄弟不复相顾。上闻之恻然。遣锦衣卫百户马亮赍勑驰往抚慰，并赐阿鲁台及部属失捏干等彩币表里”。阿鲁台余部后窜匿于乌拉山麓，黄河附近地区应与失捏干的早期活动有关。另一方面，失捏干出现在河套内部，客观上分别从侧翼和正面对宁夏、陕北的边防构成了威胁。
永乐九年（1411）七月，灵州都督冯答兰帖木儿叛逃。次年正月宁夏中护卫小旗察罕歹又与都指挥毛哈剌等逃往塔滩山，史称“至是率贼党至红山站及察罕脑儿之地，杀掠居民”《明太宗实录》卷一二四，永乐十年正月，第1559页。由于永乐朝鄂尔多斯地区的防务实际上为宁夏镇负责，所以，永乐十年七月“宁夏总兵官安远侯柳昇奏请修筑察罕脑儿旧城，河冻之时，拨军巡逻。赐勑报曰：修城之策固善。未知城成之后，守者当用几人，人少则难于守备；多则难于馈饷。朕意此城不过关［《校勘记》广本抱本关下有防守是也］一二逃卒。若寇猝至，不能御之，反以资之。如何尔更熟议，如果便利，即听修筑”《明太宗实录》卷一三〇，永乐十年七月，第1608页。虽然察罕脑儿筑城为朱棣所否定，但陕北的防务问题则引起了他的关注。永乐十五年（1417）十月“丙申，勑掌陕西都司都督佥事胡原曰：边境屯戍所以防御寇暴，所务甚重。如绥德极边之地，尤宜加意防慎。尔乃尽撤守备官军，营干他事，倘虏乘虚而入，何以制之。宜善计度，毋蹈失机之祸”《明太宗实录》卷一九三，永乐十五年十月，第2036~2037页。此后，陕北军事地位的重要性日渐显现，在宣德朝也初步形成独立的防区，是为日后延绥镇（榆林镇）的前身。
五、永乐朝的清理军伍等军政制度的加强
明代初年军队就已经出现了逃军现象，即使是法令森严的洪武朝也无法解决这一问题。经过“靖难之变”的国内政治混乱之后，军伍缺失愈加严重。为了保持军队的基本数量，永乐朝起在清军制度、罪赎赴边、征军制度、边地调军制度各方面均进行了相关的制度建设，其中清理军伍成为永乐朝维持军事力量，强化边防的重要举措。
1．永乐朝的清军
建文四年七月“己酉，上谕兵部尚书茹瑺等曰：天下官军，建文时多有逃故，其卫所官亦不追补，宜遣给事中等官分往阅视逃亡者，取丁壮补役。近者限一年，远者年半，过期不完者，罪该管官旗。仍令给事中，凡其境内山川险易，地理远近，悉绘图进来。若钱粮、军器、舟船之类，亦覈实以闻”《明太宗实录》卷一〇下，洪武三十五年七月，第0172~0173页。鉴于自建文朝以来日趋严重的逃军缺伍现象，永乐帝即位之初即派遣官员分赴各地解决军队缺伍问题。这里提及的给事中等官阅视逃亡、勾取补役实开永乐朝清理军伍之始。不过此时的清理军伍仍然以卫所官旗为主，朝廷派出人员扮演督责考核的角色。
与军屯制度的完备化如出一辙，永乐朝的清军制度中也加入了“逃军惩罚例”以加强清军工作。同年十月“甲寅，上谓兵部尚书忠诚伯茹瑺、兵部尚书刘儁曰：昔太祖高皇帝尝戒敕诸将校曰，军士家属既众，而月粮有限，衣食不足，不免饥寒。加以尔等无恻隐之心，侵渔私役，困苦不胜，往往逃亡缺伍。故当时私役者每一日追工钱［《校勘记》广本抱本‘钱’作‘食’］一贯，仍论其罪。朕今且［《校勘记》广本抱本‘且’作‘切’］虑内外将校不能抚卹军士，比昔有加，所以逃亡者众。自今计其军逃亡之数以论罚。如百户有逃一人者减其俸之半，逃十人者全不给，至三十人者降充总旗，四十人降充小旗，五十人发充军；其千户逃军十倍于百户，指挥逃军五倍于千户者并减俸及逓降一等，皆如百户之例”《明太宗实录》卷一三，洪武三十五年十月，第0229页。这一部分史料中已经涉及了军伍缺失的原因在于各级武官的“侵渔私役”导致军户生活困苦以致“逃亡者众”。朱棣一方面明令严禁私役军卒，另一方面针对军士逃亡制定卫所负责军官的惩罚律，以此来遏制愈演愈烈的逃军现象。
虽然如此，清军制度在实际执行层面仍然问题层出不穷，并没有达到解决军伍缺失问题的目标。永乐十七年（1419）监察御史邓真讲到“洪武中各卫旗官［《校勘记》广本无官字，抱本旗官作官旗，是也］军士编成队伍，各有统属。今无知小人擅收别卫军士入伍，又行招纳逋逃，藏匿有罪及无赖之人以为己用。此军政之弊也”。又说“内外各卫所军士皆有定数。如伍有缺，即当勾补。今各卫所官吏惟耽酒色货贿，军伍任其空虚［《校勘记》抱本虚作缺］，及致差人勾补，纵容卖放，百无一二到卫，或全无者。又有在外娶妻生子不回者，该管官吏私狥蒙蔽，不行举发。又有勾解到卫，而官吏受赃方免及以差使为由，纵其在外不令服役。此军卫之弊也”《明太宗实录》卷二一九，永乐十七年十二月，（监察御史邓真言十事）第2179~2180页。邓真所列举的军伍缺失原因有原卫所逃亡军士加入其他卫所供役，导致原卫所所缺之军士长期无法勾补到位；军伍缺失与管军官吏收受贿赂，不认真勾补，使得清军虚文化有关。平江伯陈宣上书言七事中讲到“五曰整军位［当作伍］。夫兵所以御侮卫民，国家之大计也。方今军伍自京师至外服，窜己［当作亡］者多，在役者少，加以官长私役，科扰军民，鲜有得其所者。乞勑都府、兵部及都司、卫所，时加清理，老疾者令以子弟代役，窜亡者令纳期限追补，户绝者验室开豁。庶几军伍实、武备修，缓急可恃。六曰谨边防。边防之要在于足兵、足食。比年开平等处往往城不足兵，兵不足食。二者既皆虚乏，所守何由完固。乞择武臣有勇略者授以精壮军士，足其衣食，给之坚甲利器，使日操月习。有沃野者，令耕守兼务。如此外寇绝窥伺之心，边民免侵扰之患矣”《明仁宗实录》卷二下，永乐二十二年十月，第0067页。陈宣强调了“官长私役”是造成军伍失额的重要因素，主张各级军事职能部门强化清勾。联系整个军队失额现象时，必须指出明代军队的待遇并不高，军士生活特别是边地军士的基本生活条件根本无法保障，因之陈宣把整顿边防的重心定位于“足兵足食”上。
军伍清勾过程中暴露出来的问题在洪熙元年正月丙戌诏中已有所反映，谓“各处勾补军役，已有定制。其委系丁例户绝者，取其所在官吏，执结回报卫所，即为转达该府。兵部以凭开豁，毋得展转勾扰，剥削无辜。亦不许指此为由，一概将有丁之家徇私卖防，空歇军伍，违者各治以罪”《明仁宗实录》卷六下，洪熙元年正月，第0215页。明仁宗特别强调了军户户绝开豁的规定被滥用的情况，其弊端主要是：一方面，军户户绝以民户充军导致对民户的侵占；另一方面，也有人利用户绝开豁，收受贿赂，放卖有丁军户。
这些弊病只是明朝清军问题的冰山一角，宣德朝开始出台清军条例，大规模清军之后，所揭示出问题将使我们对明代军伍缺失的原因和表现获得更为全面的认识。
2．对军队罪赎人员的处理
明代有所谓罪赎充军者，是为“恩军”。为防止犯罪戍边者中出现规避，又“诏罪人应发屯戍者，皆从六科给事中及行人司编次队伍，然后遣行，以防奸弊”《明太宗实录》卷一三，洪武三十五年十月，第0246页。此外，建文四年十一月“癸巳，上谓兵部尚书刘儁曰：建文时军官总小旗以罪罢职役者，罪多失当，其皆复之。洪武中罢职役者，令从边将立功，俟有功，亦复之。时镇远侯顾成镇贵州，都督韩观镇广西，刘贞镇辽东，何福镇宁夏，凡各处官旗立功者，随所近分隶焉”《明太宗实录》卷一四，洪武三十五年十一月，第0259页。对于犯罪的低级武官，朱棣也以令其跟随镇守总兵戍边立功来收买人心，充实军伍。这一部分人是在洪武朝被罢职的武官，所以朱棣此举能争得他们的支持。至于在建文朝被罢职的低级武官则悉数官复原职。朱棣此举对于重建以他为效忠对象的军队起到了不可忽视的作用。
3．新兵制的提出——垛集法
建文四年十二月“壬戌，定垛集军更代法。初，衡州府耒阳县民王丑保言：洪武中，中户三丁以上垛正军一名，别有贴户。正军病死，贴户丁补役。今编黄册未审，惟编正户为军，或改编贴户。命礼部会官议。礼部议奏：会议以正军贴户造册，一如旧制，轮次更代，周而复始。若贴户只有一丁者，免之。当军之家免一丁差役。从之”《明太宗实录》卷一五，洪武三十五年十二月，第0278~0279页。明代军制的基本情况前已论及，对朱棣新颁行之“垛集军更代法”的研究成果当推台湾学者于志嘉女士，她在其《明代军户制度研究》一书中就包括“垛集法”在内的明代各项征军制度进行了系统分析、考辨，兹不赘述。“垛集法”的雏形实源自洪武二十五年山西行都司置卫时，在永乐朝遂成为军伍来源的一个重要渠道，是明代军制在永乐朝的发展，对于保证边军兵源起过一定的作用。