После поражения в войнах против Франции Александр I в 1807 году подписал с Наполеоном Тильзитский мир. Оба императора понимали, что этот союз временный и готовились к новому столкновению.
12 (24) июня 1812 года французы перешли через российскую границу — реку Неман. Наполеон рассчитывал на быструю кампанию и собирался разбить армии Барклая де Толли и Багратиона по отдельности, однако те двигались вглубь страны и соединились у Смоленска. После кровопролитного боя Великая армия 6 (18) августа заняла Смоленск, а русские вновь отступили — уже к Москве.
В эти же дни Александр I назначил на пост главнокомандующего Михаила Кутузова. 26 августа (7 сентября) он дал французам генеральное сражение около села Бородино. Стороны понесли большие потери, но решающей победы не одержала ни одна из них. Поначалу Кутузов хотел защищать Москву всеми силами, однако армия была измотана, ​​а резервов не хватало. Военный совет в Филях 1 (13) сентября принял решение оставить вторую столицу. Русские войска прошли через город и остановились в укрепленном лагере у села Тарутино.

Наполеон вступил в Москву 2 (14) сентября, планируя вскоре заключить мир с Россией. Город поразил французскую армию количеством церквей «в азиатском стиле» и роскошью дворянских особняков. Но древняя столица встретила врагов пустой: москвичи начали покидать ее еще в июле. Из 270 тысяч жителей осталось около 10 тысяч. Одни не имели возможности или средств для отъезда, другие боялись за сохранность имущества, третьими двигало чувство долга. На милость неприятелю поручались и раненые русские солдаты — от 10 до 15 тысяч человек.
Оказавшийся без присмотра пре­­имущественно деревянный город был обречен. Генерал-губернатор Федор Ростопчин вывез из Москвы все пожарное оборудование, в некоторых домах разместили горючие материалы — их должны были зажечь по приказу. Французы также устраивали поджоги, чтобы скрыть следы собственных грабежей. Начавшийся вечером 2 (14) сентября большой пожар продолжался почти неделю.
Выгорела значительная часть города: пострадало 6506 зданий из 9257, 122 церкви из 329. В пожаре погибли художественные и научные сокровища, которые не успели вывезти. Среди них библиотека Московского университета, собрание картин старых мастеров и гравюр статс-секретаря Екатерины II Адама Олсуфьева, коллекция древностей Алексея Мусина-Пушкина с единственной рукописью «Слова о полку Игореве».

Массовое мародерство в городе началось сразу же после вступления в него Великой армии. Военачальники не пытались остановить его — только упорядочить, закрепив за каждым корпусом определенные кварталы. Солдаты тащили все, до чего могли дотянуться: не только еду и одежду, но и многочисленные предметы роскоши — персидские ковры, венецианские зеркала, картины, драгоценности, фарфор.
Однако чем дольше длилась оккупация, тем тяжелее приходилось и захватчикам, и немногочисленным жителям, оставшимся в городе. Положение москвичей усугублялось постоянной опасностью со стороны неприятеля. Многие при пожаре лишились крова и были вынуждены скитаться по улицам. Согревались кострами, еду находили в огородах и лавках, уцелевших в огне.
Одним из центров помощи как русским, так и французам стал Воспитательный дом. В нем осталось 1125 грудных и малолетних детей, которых не успели эвакуировать, а также служащие, включая главного надзирателя Ивана Тутолмина. Он принимал нуждающихся москвичей и раненых русских военных. Французы выделили для защиты дома взвод конных жандармов. После пожара они также переместили в здание своих раненых и больных.

Находясь в Москве, Наполеон несколько раз отправлял Александру I послания с предложением мирных переговоров. Но российский император ни на одно из них не ответил. Спустя 36 дней оккупации 7 (19) октября 1812 года основные силы французов вышли из Москвы в направлении Калуги. В городе остался только корпус маршала Эдуарда Мортье, которому было приказано заминировать Кремль. В результате взрывов и поджогов в ночь на 11 (23) октября пострадали Арсенал, Кремлевский дворец, Грановитая палата, здание Сената. В нескольких местах была разрушена крепостная стена, частично обрушилось несколько башен, трещину дала колокольня Ивана Великого. К счастью, часть фитилей и пороха намокла из-за обильного дождя. Вступившие в Москву русские войска активно начали тушить возгорания и разбирать заложенные заряды.

События 1812 года стали потрясением для современников: более столетия Россия не допускала вторжений на свою территорию. Император и другие представители власти в своих манифестах призывали народ к единению, напоминая о подвиге Минина и Пожарского. Впервые в русской истории война была объявлена Отечественной, а в борьбу с врагом включились представители всех сословий.
Увековечиванием памяти о произошедшем государство занялось уже в первые месяцы после изгнания неприятеля из страны. В феврале 1813 года была учреждена медаль «В память Отечественной войны 1812 года» — ей награждались все строевые чины армии и ополчения, священники, медики, дамы, ухаживавшие за ранеными.
После наполеоновского нашествия Москва, население которой уменьшилось почти вполовину, предстала в образе национальной святыни и духовной столицы Отечества. В декабре 1812 года Александр I подписал манифест «О построении в Москве церкви во имя Христа Спасителя». Грандиозное строительство храма в русско-византийском стиле по проекту архитектора Константина Тона продлилось более полувека и завершилось в 1883 году. Другим памятником Отечественной войне стала Триумфальная арка у Тверской заставы — ее возвели в 1814 году для встречи возвращающихся из Франции русских войск, а позднее перестроили в камне.

Планировка и застройка разрушен­­ного города были поручены Комиссии для строения Москвы. В 1817 году Александр I утвердил разработанный ею Прожектированный план.

сыРеку Неглинную убрали в трубу, что позволило создать новые площади — Театральную и Воскресенскую (ныне площадь Революции). На месте Земляного вала проложили Садовое кольцо.

Ведущую роль в комиссии играл архитектор Осип Бове. По его проектам возводились Верхние и Средние торговые ряды, Большой театр, Триумфальные ворота, восстанавливались кремлевские баш­ни. Бове заведовал «фасадической частью» всех городских строений и раз­ра­бо­тал ряд про­ек­тов об­раз­цо­вых жи­лых до­мов. На их основе сложился тип московского послепожарного особняка.