因此，东北地区自然也出现了大量的“卫所”。根据历史记载，明朝永乐元年(西元1403年)，明朝派行人邢枢等往谕“奴儿干”，招抚诸部。永乐二年(西元1404年)，“置奴儿干”等卫，后相继建“卫所”达130余个。
这么多卫所，需要统辖管理，于是就有了“卫所”以上离中央官僚体系更进一步的羁縻建制——“都司”。
到了永乐七年(西元1409年)四月，在当地官员“忽剌修奴”（蒙古后裔）入朝朝贡时，向“明太宗”成祖皇帝朱棣表示“奴儿干”地方虽已经建立了“奴儿干卫”，但那里地处冲要，应仿效元朝的做法，建立“元帅府”。
于是，明成祖朱棣接受了对方的建议，并决定“设置奴儿干都司”，以统辖各“卫所”，便以“东宁卫指挥”康旺为“都指挥同知”，“千户”王肇舟等为“都指挥佥事”。就这样，明朝在东北地区终于建立起“军区机构”。
后世地图中所标注的“北山女真部”，也就是后世生活在俄罗斯联邦远东地区的“楚科奇人”。其活动范围非常大，向北一直延伸到北冰洋，与后世生活在北极地区的“爱斯基摩人”或“因纽特人”属于同一部落群体。
根据历史记载，这“北山女真”曾经有某一支向明朝进贡过“方物”（地方特产），故可以划为明朝版图，
但由于“北山女真”分布过广，无法详细画出，而划到北冰洋又很不合适。所以，后世“学者”们在判定明朝疆域图时，只能基本靠猜，故才有个极为少见的情况，即东北方没有上界，因为理论上已囊括了北极。
“奴儿干都司”的治所位于黑龙江下游东岸，靠近入海口的“奴儿干城”，即元朝“征东元帅府”的旧地，在后世俄罗斯联邦远东地区的尼古拉耶夫斯克特林。
设立了“奴儿干都司”后，朱棣派遣心腹太监亦失哈前去黑龙江地区进一步探险。亦失哈乃“海西女真”人，在西元14世纪末期被明军俘虏后，因不服统治就被当场阉割，并送入“燕京”（北京）当了一名宦官。
在明朝永乐九年(西元1411年)至宣德八年(西元1433年)的20余年中，亦失哈屡受朝命出使“奴儿干”(黑龙江下游地区)，并扩张了明朝的势力范围。他还在“奴儿干”建了一座名叫“永宁寺”的佛教寺院，以供奉观世音菩萨，并用汉文、蒙古文和女真文竖立石碑以记其事，此碑现位于海参崴的阿尔谢尼耶夫博物馆内。
这是唯一一块在女真人建立的“金朝”灭亡之后，刻有女真文的石碑。宣德七年(西元1432年)，亦失哈再度巡视此处发现庙已毁，便下令重修“永宁寺”，同时还另立了一块石碑——《重建永宁寺记》。
此“宣德碑”全为汉文，但在后世的西元1904年，两座石碑被沙皇俄国当局搬移进了符拉迪沃斯托克(海参崴)的两座博物馆中。后来，到了清朝中后期，外东北被割让给俄国，1885年被曹廷杰曾冒险拓回碑文。
“奴儿干都司”建立后，明朝在此驻军，且士兵们每两年一换。“奴儿干都司”驻军多时能达3000人，最少也不少于500人，轮番戍守。为了更好的管理它，明朝还在吉林省吉林市附近设立了船厂，派官领军制造大船，并在“奴儿干都司”辖区内修建了许多驿路，设置驿站，以保证“奴儿干都司”与京师及各地的联系。
“奴儿干都司”隶属于明朝的“兵部”，因为其实际上可以看成是“辽东都司”的“派出机构”，如“派出所”。
其鼎盛时期为万历年间，共有384个卫，24个所、7个地面、7个站、1个寨，通常简称384卫，统领西起斡难河，东至库页岛，北达外兴安岭，南濒日本海，包括黑龙江流域和乌苏里江以东，至库页岛等地。
但是，“奴儿干都司”实际并不存在管理所属卫所的职能，因为东北地区包括外兴安岭以北所设置的众多“卫所” 都直接听命于明朝中央朝廷 ， 直接和朝廷“兵部”对接,，并不经过“奴儿干都司”这一个中间环节。
“奴儿干都司”的真正作用是招抚当地部落，这其实是明朝招抚东北众多部落的“总基地”。但如果招抚任务一旦停止，后果就会很严重。例如宣德四年(西元1429年)十二月，明朝“召内官亦失哈等还。”到了宣德五年(西元1430年)十一月， “罢松花江造船之役。”到宣德十年(西元1435)正月，“奴儿干”巡视工作彻底停止。
明成祖朱棣时期，明朝国力损耗过度，所以随后的“洪熙”(仅在位一年)和“宣德”(在位十年)两位皇帝都采取“修养生息”的国策以恢复国力，对外采取收缩战略，包括停止“下西洋”，对蒙古采取守势，放弃交趾，放弃东北探险等。既然职能没有了，那“奴儿干都司”的组织结构就会不复存在，其招抚职能随即消失了。
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