1956年，巴西政府决定对新首都的城市规划设计实行招标。在26名候选人提交的41个项目设计中，很多提案非常详细，长达200多页，但有1份却非常简短，只有一张手绘的新城市整体草图和24页陈述，包括了22条城市规划建议。这份项目设计建议书虽然简短，但对新城市的划分思路清晰，突出了新首都的伦理、美学和历史价值，有明确的城市功能考虑。最终，它被选中，其设计者是巴西建筑兼城市规划师卢西奥·科斯塔(LúcioCosta)。他成为巴西利亚城市总规划设计师。

科斯塔于1902年出生在法国，15岁时返回巴西，毕业于里约热内卢国立美术学院。他开始建筑师职业生涯的时候，巴西流行英式殖民地风格的建筑，很快他就被誉为巴西新殖民主义风格中最有前途的年轻建筑师之一。后来，他游学英国和瑞士，被勒·柯布西耶的作品吸引，认为勒·柯布西耶才是唯一能够从社会、技术和艺术角度处理建筑问题的人。科斯塔开始转向现代主义风格，成为巴西现代主义潮流的先驱。他为巴西利亚所做的城市规划设计遵循现代主义和功能性的理念，将城市明确分区，将工作区和居住区分开。

另一位为巴西利亚建设做出卓越贡献的是巴西著名的建筑设计师奥斯卡·尼迈尔(OscarNiemeyer)。20世纪40年代初，库比切克担任美景市 (BeloHorizonte)市长时曾聘任尼迈尔设计了几座建筑，非常成功。后来，他在巴西利亚建城项目确定时就直接任命尼迈尔为新首都设计最重要的建筑，包括政府机构所在的建筑。目前我们看到的巴西利亚城市主轴线上的许多标志性建筑都是由尼迈尔设计或指导的。

和科斯塔一样，尼迈尔也深受勒·柯布西耶的影响，其作品属于现代主义建筑风格。不过，与勒·柯布西耶设计不同的是，尼迈尔喜爱使用灵活的曲线，使建筑显得更轻盈，有自由和感性之美。在尼迈尔为巴西利亚设计的众多建筑中，国民议会和巴西利亚圣母主教堂是两个经典之作。

国民议会是参、众两院所在地，建于1958—1960年，由两座100米高的双塔和凹凸穹顶组成，主要材料是混凝土，整体设置在300米长的玻璃基座上。左边的穹顶是参议院所在地，凸圆顶象征反思，右边的穹顶是众议院所在地，凹圆顶象征开放，它们之间的两座垂直塔楼是办公楼。建筑前是宽阔的大草坪，可以举行大型集会活动。

巴西利亚圣母主教堂代表了当时的建造技术高峰，也被公认为巴西利亚最成功的建筑。16根弧形的柱子在顶部交汇，构成结构支撑，看上去又好似一顶荆棘的皇冠。大部分老式教堂内部都很暗淡，让人联想到原罪，而尼迈尔选择了美丽透明的彩色玻璃窗，令自然光线得以渗入，色彩斑斓。人们身处其中不会感觉压抑。