Dès qu'il se sentit maître de son nouveau royaume, Guillaume annexa les domaines de la noblesse anglo-saxonne, octroyant des châteaux, des terres ou des fiefs aux barons normands les plus importants. En retour, les barons devaient faire hommage à leur roi, promettre de lui rester loyaux et servir dans son armée. Un rapport semblable existait entre les barons et leurs chevaliers. La propriété foncière n'était pas en théorie héréditaire car l'héritier devait payer des droits au seigneur pour obtenir les biens du défunt. Mais le droit d'aînesse devint bientôt courant.
Pour éviter qu'un baron ne devienne trop puissant et ne fomente une rébellion régionale, Guillaume veilla à morceler les domaines attribués à chacun sur tout le territoire du pays. Sur la frontière galloise, les Marches du Pays de Galles, les comtes de Chester, de Hereford et de Shrewsbury se virent pourtant pourvus de terres plus importantes que celles de la plupart des autres barons : ils devaient être capables de lever des armées suffisantes pour défendre l'Angleterre contre les Gallois.

Après la bataille de Val-ès-Dunes, le duc Guillaume doit mieux affermir son pouvoir dans la partie ouest du duché en se basant sur une ville forte. Son choix se porte sur Caen qui n'est encore qu'une agglomération naissante à laquelle Richard II a accordé le privilège de bourgage. Des actes édictés par les aïeux de Guillaume, Richard Il et Richard III font apparaître un grand domaine rural (villa), des vignes, des prés, des moulins mais aussi des églises et un port, pas encore une vraie structure urbaine.
Guillaume a fondé à Caen une église, Sainte-Paix (1061), en l’honneur du concile de Paix tenu en 1047 après sa victoire du Val-ès-Dunes.  Mais il donne à la ville son véritable acte de naissance en y installant le vaste château dont les travaux ont du commencer vers 1050.
Deux fondations abbatiales viennent confirmer la nouvelle importance que le duc veut donner à la ville. Elles sont aussi la concrétisation du voeu fait par Guillaume et Mathilde en échange de la levée de l’interdit sur leur mariage. Les travaux de l’Abbaye aux Dames, fondation de Mathilde sont commencés dès 1059 ; ceux de l’Abbaye aux Hommes, fondation de Guillaume, en 1065.
Le bourg ducal, au pied du château, et les deux bourgs abbatiaux constituent les noyaux autour desquels se développe la ville. Dès l’époque de Guillaume, un ensemble palatial est édifié dans le château pour accueillir le duc et sa cour itinérante. La fonction politique et administrative amplifiée sous ses successeurs vient soutenir le développement de la ville, bien située au carrefour des routes du duché et dont le port pourra profiter de la conquête de l’Angleterre.
Appuyé sur Rouen et Caen, Guillaume tient désormais fermement la totalité du duché.