明代是武当山发展的鼎盛巅峰期，明成祖朱棣以 “靖难之役” 后宣扬 “君权神授” 为契机，将真武大帝视为皇室保护神，于永乐十年（1412 年）举全国之力，调集 20 余万军民工匠，历时 12 年，在从均州城至金顶的 140 余华里范围内，建成太和宫、紫霄宫、南岩宫等 33 处大型建筑群，共计 2 万余间房屋。建筑风格融合皇家规制与道教文化，金殿采用纯铜鎏金工艺，重檐庑殿顶，殿内真武大帝造像庄严神圣，历经数百年仍光辉夺目。建筑布局遵循 “皇权至上” 与 “道法自然” 的融合，从山脚到金顶的神道设置 “一、三、五、七、九” 等奇数步阶，蕴含道教阴阳五行思想。
嘉靖三十一年（1552 年），明世宗朱厚熜再次大规模增修扩建，新增殿宇千余间，使武当山宫观建筑更加完善。此时武当山的道教活动完全服务于皇家，设立 “武当山提举司”，教职人员由朝廷直接铨选、管理，香火鼎盛，每年前来朝山进香的官员、信徒络绎不绝。建筑艺术上，南岩宫的 “天乙真庆宫” 石殿，以整石雕刻榫卯拼接，无一根铁钉，是明代石雕艺术的巅峰之作；紫霄宫大殿采用抬梁式木结构，重檐九脊顶，斗拱密集，彩绘绚丽，体现了明代官式建筑的最高水准。
文化层面，武当武术在明代形成完整体系，张三丰被尊为武当内家拳创始人，其 “以柔克刚”“后发制人” 的拳理与道教 “阴阳辩证” 思想深度融合，衍生出太极拳、八卦掌、形意拳等拳种，成为中华武术的重要流派。道教音乐也在此时期定型，“武当韵” 采用钟、鼓、笙、箫等乐器，演奏《澄清韵》《迎仙客》等曲目，用于斋醮科仪，旋律空灵悠远，具有极高的艺术价值。此时的武当山，在建筑、宗教、文化、艺术等领域均达到了古代山岳型文化遗产的顶峰，被尊为 “天下第一名山”，其皇家庙观的地位无可撼动。