《北京城宫殿之图》上端刻有图名。中间有文字30行，以歌谣形式把明朝自洪武至万历各代皇帝的年号和在位时间扼要表示出来。下端为北京城宫殿图。

《北京城宫殿之图》绘制范围为今北京城的整个内城。图中用形象画法绘制了宫殿、衙署、坛庙、城垣、桥梁、城门等建筑和大市街、正义街、宣武街等主要街道，绘制者用夸张的比例绘制出图中宫殿。

图中一些建筑上附有文字注记，其中午门前注有“此丹墀端门至午门直八十丈长，横六十四丈，内有一丈四尺□西傍共二丈四尺”；奉天殿前东西文武楼处注有“十二丈”，在南正宫注有“正统王位□梁居此”；南城殿注有“景太（秦）在此养病”；在左右腋门后的建筑中分别注有“朝房二十八间”“朝房二十间”等字。

从形式上来看，这些注记较为正式，应当是一幅官绘本的地图。但该图上的歌谣和奉天殿及午门之前绘制的类似戏剧人物的画像又带有民间摹绘地图的特色。

图中绘出自海子湖有一条向西南流入北沟沿的河道，为解决北京南北沟沿河水上源的问题，提供了可靠依据，该图是目前绘制这一段河道明确走向的最早的古代地图，是关于北沟沿河水源自海子湖的有力证明。

《北京城宫殿之图》中没有标明绘制时间，但据图中出现的建筑名称来看，三大殿仍称奉天殿、华盖殿、谨身殿，其成图时间约在嘉靖四十一年（1562年）三大殿更名之前。又因图上已经绘出嘉靖十年（1531年）建成的历代帝王庙，故其上限不会早于嘉靖十年（1531年）。从目前流传下来的古代城市图来看，在《北京城宫殿之图》之前的城市图，除了东汉的几幅壁画中的图之外，无论是单幅的，还是方志中的，都是由官方绘制。《北京城宫殿之图》应当是至今发现最早的由民间改绘的城市图，也是迄今已知绘制年代最早的一幅北京城图，对于研究明代北京的宫苑建置、城市布局等都有重要价值。