洪武二十四年，秦王有過失，召還京師。又適逢有遷都之議，有人上書，認為宜遷都西安，太祖深以為然。于是派太子朱標巡視關中，一則勘察形勢，作為遷都的參考；再則考查秦王在西安做了些什麼。
金風送爽的八月天氣，太子在文武百官恭送之下，出都渡長江，由徐州折而往西，經洛陽入潼關。此行前後曆時三個月，十一月回京就病倒了。
在前一年，太子朱標就生過一場不算輕的病。他生的大概是一種因身體虛弱而起的慢性病，可能以關中之行，旅途勞頓，舊疾複發，纏綿病榻到第二年四月不治，諡為“懿文”。
這對明太祖的打擊太大了，因為太子孝友仁慈，正是他父親理想中的仁君——內有仁君，外有強藩，才能造成大明的一座鐵桶江山。現在，理想破滅了，為國為家，他不能不對群臣痛哭。
這時便發生了儲位的問題，照曆來的傳統，太子薨逝或被廢，另擇賢子為儲；但明太祖堅持他立嫡立長的原則，因有一個起自田間、博通經史的宿儒——翰林學士劉三吾，建議立懿文太子的兒子允炆為“皇太孫”，太祖依議于九月間下詔，以允炆入居東宮。
懿文太子是開平王常遇春的女婿，元妃生子名照雄，幼殤。允炆是老二，為呂妃所出；生來儀表有缺陷，頭蓋骨偏歪，太祖摸著他的頭，歎口氣說：“半邊兒月！”心里就不大高興。以後發現允炆聰明，書讀得很好，太祖才另眼相看。及至立為儲君，太祖親自監督上學，教導政事。太祖為政尚嚴，而允炆像他的父親一樣，秉性柔慈，所以每奉裁決，常濟以寬大。這位皇太孫頗受臣民愛戴，唯有他的叔叔們是例外。