Eleito presidente do Brasil em 1956, Juscelino Kubitschek entra em contato com Niemeyer novamente para a realização de um projeto ambicioso: a criação da nova capital do País. JK convida o arquiteto para a direção da Novacap, a empresa urbanizadora.
No período entre 1957 e 1958, o arquiteto projeta o Palácio da Alvorada e os principais prédios da nova capital, entre eles o Congresso Nacional, a Catedral de Brasília, os prédios dos ministérios e a sede do governo (Palácio do Planalto), além de prédios residenciais e comerciais.
Brasília é projetada, construída e inaugurada no intervalo de tempo de um mandato presidencial, quatro anos.
Após sua construção, Niemeyer torna-se coordenador da Faculdade de Arquitetura da Universidade de Brasília (UNB). Em 1963, durante a Guerra Fria, é nomeado membro honorário do Instituto Americano de Arquitetos dos Estados Unidos, e ganha o prêmio Lênin em favor da paz.