皇木自长江进入运河后，此时地势南低北高，皇木到山东南旺运河段，需逆流而上；过了南旺后，运河变成了顺流而下；经过天津后，再沿北运河北上又是逆流而上。木材顺流而下较为容易，而逆流输送则较为困难。朝廷为保证皇木顺利运输，多次命令沿河附近州县组织民夫助运皇木。这种运输方式一直延续到明末。
万历年间，传教士利玛窦第一次北上进京时，看到运河沿岸民夫拽运皇木，他记载：“一路看到把梁木捆在一起的巨大木排和满载木材的船，由数以千计的人们非常吃力地拉着沿岸跋涉。其中有些一天只能走五六英里，像这样的木排来自遥远的四川省，有时是两三年才能运到首都。”可见皇木沿运河输送有多困难。
这些皇木进入大运河北端的通州张家湾，再由这里运往北京城。张家湾设有暂存木料的木厂，称为“皇木厂（神木厂）”；有专门运送木石的车户，负责将皇木输送至京师。巨型楠木特别沉重，一般要用多辆大车运送。“自湾至神木厂，陆路半日之程，大车两辆并作一辆，名双脚车，止运木一根。”陆路运输也有时间上的安排，一般在冬春季节进行，“冬春土力坚实，上下所乘在此一时”，夏秋雨水较多，道路泥泞不堪，对运输极为不利。
当时北京的建设工程使用石料更多，这些石料一部分来自北京城附近的房山、西山等地，还有一部分来自外地，比如用量较大的花斑石多来自今江苏徐州、河南浚县等地。如何安全快速把这些石料运送到北京，也是十分严峻的课题。
石料开采好后，首先要把石料从石塘坑内翻出。这是极其困难的工作，即便是一般中小石料，将其翻出塘坑也绝非易事；而对于大型石料，翻出石塘坑则更加艰辛。在装运之前，先把石料就地加工成粗料，再把到装车点的路段开凿成一个大斜坡，垫上滚木，使用撬杠和人拽的方式，缓慢移动石料，才能将石料放置在运输工具上。据《两宫鼎建记》记载，石料“大者折方八九十丈，次者亦不下四五十丈，翻交出塘上车，非万人不可。”石料装上车后，就开始了运输过程。
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