Brasília
Niemeyer abre um concurso para o projeto urbanístico de Brasília, a nova capital e o vencedor é o projeto de seu antigo patrão e grande amigo, Lucio Costa. Niemeyer ficaria com os projetos dos prédios e Lucio Costa com o plano da cidade.
Em poucos meses, Niemeyer projeta dezenas de edifícios residenciais, comerciais e administrativos. Entre eles a residência do Presidente (Palácio da Alvorada), o Congresso Nacional (Câmara dos Deputados e Senado Federal), a Catedral de Brasília, os prédios dos ministérios, a sede do governo (Palácio do Planalto) além de prédios residencias e comerciais. A própria forma da cidade, em forma de avião, dá elementos que se repetem em todos os prédios, dando-lhes uma unidade formal. A Catedral de Brasília é especialmente bela, com diversos simbolismos modernos. A sua entrada se dá pelo subsolo, um corredor mal-iluminado que contrasta com um saguão com iluminação natural forte que deixa transparecer o céu único de Brasília.
Por trás da construção de Brasília, uma campanha monumental para construir uma cidade inteira a partir do nada, no centro árido do país, estava a intenção de Kubitschek de alavancar a industria do país, integrar suas áreas distantes, povoar regiões inóspitas e trazer progresso onde havia somente vaqueiros (diversos historiadores comparam a construção de Brasília com a marcha do oeste americana). Niemeyer e Lucio Costa aproveitaram para pôr em prática os seus conceitos modernistas de cidade: ruas sem trânsito (Niemeyer diria que é um desrespeito ao ser humano que ele tome mais de 20 minutos no transporte de uma região a outra), prédios flutuando sobre o solo, apoiados em colunas e permitindo o espaço em baixo livre, integração com a natureza. Uma ideologia socialista também se ensaiou: em Brasília todos os apartamentos deveriam ser do governo que os cedia para seus funcionários, não havia regiões mais nobres, ministros e operários dividiriam o mesmo prédio. Brasília deveria ser uma cidade contida em si, não se expandir além dos projetos originais, previa-se que assim que ficasse cheia, outras em moldes parecidos seriam construídas em diversas regiões.
Brasília é projetada, construída e inaugurada no intervalo de tempo de um mandato presidencial, 4 anos. Após sua construção, Niemeyer é nomeado coordenador da Faculdade de Arquitetura da Universidade de Brasília. Em 1963 é nomeado membro honorário do Instituto Americano de Arquitetos dos Estados Unidos, no mesmo ano em que ganha um prêmio soviético de paz,o prêmio Lênin.