永乐七年(14()9年)以后，成祖因北征和筹划迁都，常留北京，命太子在南京监国。当时中央机构仍设于南京，随成祖到北京的六部等官属称“行在”。直至永乐十九年(1421年)，迁都北京，太子才离开南京。监国时期，太子历尽艰难，父皇多疑，汉、赵二王构陷，地位几乎不保。他的政治经验是在这个时期获得的。监国的责任是处理日常政事。永乐七年，成祖命礼部定《太子留守事宜》，规定除任命文武要职，外国朝贡，边境调发军队，必须请示外，其余常务不必奏闻。但是，成祖到北京后，又于同年闰四月谕示吏部尚书蹇义等，凡太子监国所决庶务，须令六科逐月类奏。尽管太子谨守子职，留辅诸臣尽心辅导，仍不免因二王进谗，宦官告密，酷吏刁难而受到成祖的猜疑。太子及其辅臣与汉、赵二王和宦官、酷吏之间的矛盾，是成祖朝政的缺失造成的。宦官、酷吏不过是成祖监视内廷外朝，打击异己的工具，太子对于此辈朋比为奸，残害良善的罪恶，虽无力制裁，却曾有所揭露。
太子监国之初，都御史陈瑛得成祖宠任，放纵无忌，曾与御史袁纲、覃珩诬陷兵部主事李贞接受皂隶叶转等四人贿赂。陈瑛奏请监押李贞，李贞妻击登闻鼓诉冤，大了命六部大臣廷审，从辰时到午时，李贞未至，只有叶转到廷。经审讯，才知李贞和三皂隶已死于酷刑，贿赂之事实属虚构。”给事中耿通等请求惩处陈瑛滥杀无辜，太子不敢决定，只令收袁纲、覃珩入狱，而将陈瑛之罪奏报行在。成祖以为陈瑛作为大臣，过失在不能觉察而已，竞置之不问。当时有学官方恢因事贬为大学膳大，太子令法司改役，陈瑛竟然阻止，中允刘子春等上章弹劾，太子愤怒地对陈瑛说：“卿用心刻薄，不明政体，殊非大臣之道。”但却无可奈何。太子曾谴责刑部尚书刘观，成祖闻知，即以“大臣有小过，不宜遽折辱”，特渝太子。又有刺事内臣诬奏城门郎，太子命治内臣罪，并出榜示：“今后内官内使有言事不实及挟私枉人者，悉置重典。”以上数事都发生在太子监国之初，显然与成祖纵用宦官、酷吏的统治手段相抵触，父子之间的矛盾加深了。
汉王高煦利用父皇北巡，太子监国的时机，加紧夺嫡阴谋活动。他与宦官、酷吏勾结，倾陷太子，一时谗言并集，留辅诸臣惶恐万状，人不自保。早在议立太子时，高煦就对阁臣解缙等归心高炽十分忌恨。太子既立，解绍又以高煦“礼秩逾嫡”，劝谏成祖，成祖认为这是离间骨肉。永乐五年(1407年)，解缙被贬为交耻参议，在化州督饷。永乐九年(1411年)，解缮入朝奏事，正值成祖北巡，便谒见太子而回。于是，高煦上言，诬解缙“私勤太子，无人臣礼”。成祖大怒，命逮解缙下记狱。当时，牵连者颇众，东宫官属如中允李贯、赞善王汝玉以及编修朱蛇、检讨萧引高等死于狱中。数年后，锦衣卫指挥纪纲上囚籍，成祖见解缙姓名，问道：“缙犹在耶？”纪纲迎合成祖之意，用酒灌醉解缙，埋积雪中毙命。大理寺丞耿通素以敢言著称，他见太子处理政事常因高阳进谗而更改，屡谏成祖：“太子事无大过误，可无更改。”成祖不悦，竟于永乐十年(14l 2年)，以“为东宫关说，坏祖法，离间父子”的罪名，处之极刑。永乐中期以后，成祖性情更加暴戾，高煦常借太子细过激怒父皇。永乐十二年(1414年)，成祖征瓦剌班师，太子在南京派兵部尚书金忠往迎。成祖谴责太子派使迎驾迟缓，归罪辅臣，高煦更从旁中伤。于是成祖下令逮捕蹇义、黄淮、杨土奇、杨浦等主要辅臣至北京下狱。不久，蹇义、杨士奇免罪复职，黄淮、杨博却被监禁十年，直至太子即位获释复官。
高煦封云南，长期不愿到封地去，曾随成祖北巡，又力请回南京，求得天策卫为护卫，自比唐太宗，行为放纵骄横。永乐十三年(14l 5年)五月，高煦改封青州(今山东益都)，但仍迁延不肯就封，这使成祖产生怀疑。成祖曾问尚书蹇义、阁臣杨士奇汉王之事，蹇义不敢告以实情，杨士奇“不惮触件”，回答说：“汉土两造就藩，皆不肯行，今知陛下将徒都，辄请留守南京，此其心路人知之，惟陛下早善处置，以全父子之恩。”成祖沉默不语。高煦的阴谋终于暴露无遗，他乘成祖北巡，挑选各卫健士，募兵三千，不隶籍兵部，甚至纵使劫掠。兵马指挥使徐野驴捕治，竞被高煦用铁瓜击死。永乐十四年(14l 6年)十一月，成祖回京师，得知高煦还有暨用乘舆器物等罪状，才将他拘禁。由于太子力救，成祖赦免高煦之罪，仍决定削其两护卫，徒封乐安州(今山东惠民)，并命速往封地，不得久留。
高煦夺嫡失败，赵王高燧不引为戒，反以为时机到来，储位非己莫属，加紧倾陷太子。高隧采用的手段与高煦相同，无非是利用父皇远离数千里，猜疑之心又重，散布流言，进谗构陷。这时成祖多病，极易暴怒，太子侍从之臣随时可能因细过而获死罪。有干户擅取民财，太子贬他到交阯，数日之后，念其有功而赦免。这是一件小事，却有人在成祖面前诋毁太子说：“上所谪罪人，太子曲宥之矣。”成祖闻言大怒，立逮千户处死。又逮太子赞善梁潜、司谏周冕至北京，以“辅导有失”，“不能谏止”罪名下狱，后来同被沫杀。不久，成祖还派礼部侍郎胡浓巡视江浙，密察太子言行。胡演陛辞，成祖说：“人言东宫多失德，汝至京师，可多留数日，试观如何，密奏来！奏字须大，晚至即欲观也。”幸而胡演尚能持正，以太子诚敬孝谨七事密奏，成祖方始释疑。
永乐十八年(1420年)十一月，颁布迁都诏书。十二月，太子自南京至北京。第二年四月，奉天、华盖、谨身三殿火灾。成祖遇灾而惧，下诏求直言。廷臣应诏上言，多以迁都为不便，成祖怒不可遏，杀主事萧仪止息非难迁都的议论。接着，成祖便开始筹划第三次北征。户部尚书夏原吉等皆以“军储空虚”，“圣躬少安，尚须调护”为词，劝成祖不宜出兵。成祖不容臣下违逆己意，就是大臣也难免因一语不合而受严惩。一时夏原吉等多人下狱，六部尚书空缺。只有礼部尚书目震善于逢迎，论北征事不曾件旨，成祖命他兼理各部事。永乐二十年(1422年)、二十一年、二十二年，成祖连续三次亲征漠北，在此期间，太子仍处于监国地位。成祖晚年，因有迁都、北征等重大举措，而群臣又多不赞同，心力交瘁，多病多怒，滥施刑威，造成君臣关系严重紧张。赵王高燧—党利用这种情况，酝酿着更大的阴谋。永乐二十一年(1423年)，赵王护卫指挥孟贤勾结钦天监官王射成和宦官杨庆养子，企图毒死成祖，造伪诏，废太子，立赵工。总旗王瑜姻亲高以正参与谋划，阴谋确定后，高以正告知王瑜。王瑜密报朝廷，成祖大惊，立捕孟贤等，果然搜得伪诏，预谋中的宫廷政变失败了。由于太子营救，归罪其下不逞之徒，高燧才得免罪。
太子长期监国，历尽艰难，地位几乎不保。几度转危为安，与其说是诚敬孝谨所致，不如说他的命运取决于既成的统治秩序。其纪张氏和长子瞻基，对太子地位的保全也起了重要作用。张氏甚得成祖和徐后欢心，一日成祖临便殿，张氏上御膳恭谨，成祖大喜道：“新妇贤，他日吾家事多赖也。”瞻基自幼为成祖所爱。成祖立太子，颇以长孙嗣统为念。永乐九年(1411年)，成祖立长孙为皇太孙，此后巡幸征讨皆令相从。《明史·宣宗纪》赞曰：“仁宗为太子，失爱于成祖。其危而复安，太孙盖有力焉。”
残酷的政治斗争使太子深感厌倦，他只有从诗文中寻求精神寄托。东宫官邹济、徐善述、王汝玉等皆以文学见重，太子常与他们切磋诗文，时有翰墨之赐。太子学诗很认真，曾令徐善述分赋、比、兴三类，选诗进讲。太子曾问杨士奇如何品评古诗，杨士奇以为诗小技，非嗣君为学之道，请太子留意六经，闲暇则观两汉诏令。这种说教正合成祖训戒太子之意，大概也是东宫官属纷纷获罪，而杨士奇独得信任的原因吧！徐善述、梁潜相继下狱死，邹济随时可遭不测，积忧成疾，太子安慰他说：“即有不讳，当提携卿息。”太子即位后，并没有忘记那些不幸被杀的侍臣，特赠官加谥，优恤其后人。