Stedenbouwkundige
Door zijn werk aan de wereldtentoonstelling had Burnham een grote belangstelling voor parken en stadsplanning ontwikkeld. Hij geloofde dat een verbeterde stedelijke omgeving een positieve transformerende ervaring kon bieden aan de inwoners. Burnham’s eerste kans om zijn ideeën in praktijk te brengen (hij had zijn ideeën al eerder tevergeefs uiteengezet in Chicago) kwam in 1901, toen hij de facto voorzitter werd van de Senate Park Commission, ook wel de McMillan Commission genoemd (naar de senator van Michigan, James McMillan, die voorzitter was van de Senate Committee on the District of Columbia). Burnham nodigde zijn vriend McKim en Frederick Law Olmsted Jr. (zoon van de beroemde landschapsarchitect met wie Burnham aan de kermis had gewerkt) uit om samen met hem het oorspronkelijke plan van Pierre-Charles L’Enfant uit 1791 opnieuw te bekijken en uit te breiden: zij namen een groot deel van het eigenlijke werk voor hun rekening. Onder leiding van Burnham en op basis van precedenten in Parijs en vooral Rome stelde het team zich een grootse, geordende nationale hoofdstad voor die de status van Amerika als opkomende wereldmacht moest weerspiegelen. Hun plan voor de hoofdstad omvatte een uitgebreid parksysteem en herdefinieerde de National Mall en het omliggende gebied. Burnham bedacht verder Union Station, het spoorwegstation, als een formele openbare toegangspoort tot de monumentale kern van de stad en als een kenmerk dat integraal deel uitmaakt van het stadsplan. Bij publicatie kreeg het McMillan Plan brede aandacht en goedkeuring.
Fueled by the Progressive era’s interest in municipal improvement, other cities requested Burnham’s planning services. In 1902–03 Burnham, with architects Arnold W. Brunner and John M. Carrère, prepared for the city of Cleveland a “Group Plan” for a new downtown civic centre of Beaux Arts buildings formally arranged around a rectangular park. In 1905 ontwierp Burnham, onder auspiciën van vooraanstaande particuliere burgers die zich hadden georganiseerd als de Association for the Improvement and Adornment of San Francisco, voor San Francisco een veel uitgebreider plan. In de nasleep van de aardbeving van 1906 werd dit plan echter niet uitgevoerd. In de tussentijd bleef Burnhams architectenpraktijk bloeien. Hij was zo beroemd geworden als stadsplanner dat, toen de Filippijnen na de Spaans-Amerikaanse oorlog aan de Verenigde Staten werden afgestaan, Burnham door de federale regering werd gevraagd een “verfraaiingsplan” voor Manilla op te stellen en een geheel nieuwe zomerhoofdstad, Baguio, in de hooglanden van Luzon te ontwerpen. Hij antwoordde met de aanbeveling om de oude ommuurde Spaanse stad van Manilla te behouden, en in beide steden gebruikte hij bekende City Beautiful-componenten: een systeem van parken, een netwerk van diagonale wegen voor efficiënt verkeer, en een burgercentrumcomplex, formeel opgezet als het hart van de gemeenschap.
Burnham bracht dus een levenslange ervaring mee naar zijn meesterwerk, het Plan van Chicago uit 1909, geschreven met zijn jonge compagnon, Edward Bennett. Het boek, gepubliceerd door en geschreven voor de Commercial Club of Chicago, een privé-groep van maatschappelijk georiënteerde zakenlieden die nauw met Burnham samenwerkten aan het rapport, wordt beschouwd als een mijlpaal in de geschiedenis van de stadsplanning. Het erkende de stad in zijn context, niet als een geïsoleerde verzameling gebouwen, maar als een organisch geheel dat in verbinding stond met de regio en er een onderlinge relatie mee had. Het omvatte een straal van 60 mijl die drie staten en het Michiganmeer omvatte. Het plan, dat visionair en toch gedetailleerd was, ging moedig de confrontatie aan met de complexiteit van de moderne industriële stad en betoogde dat er oplossingen konden worden gevonden die de infrastructuur zouden verbeteren, verkeersopstoppingen zouden verminderen, open ruimte zouden bieden en de fysieke omgeving op duurzame, betekenisvolle manieren voor de inwoners zouden verbeteren. Het reserveren van de oever van het meer als openbare ruimte was een van Burnham’s grootste zorgen en een van de meest opmerkelijke prestaties van het plan.
Burnham en de leden van de Commercial Club beseften het belang van marketing om steun voor hun ideeën te krijgen. Om dit te bereiken werd het Plan van Chicago fraai gedrukt en bevatte het suggestieve tekeningen van hoe Chicago eruit zou kunnen zien, afgewisseld met foto’s en gedetailleerde kaarten en grafieken. Het werd op 4 juli 1909 aan het publiek vrijgegeven. Tijdens de voorbereiding werden leiders uit de burgerij, de cultuur en het onderwijs geraadpleegd en er werd een reizende tentoonstelling van de voor het project gemaakte tekeningen voorbereid, die zowel in de Verenigde Staten als in het buitenland te zien was. Het Plan van Chicago is gebaseerd op Europese precedenten, met name op het Parijs van Baron Haussmann, met zijn brede diagonale straten, en op de Beaux Arts-concepten van evenwicht, axialiteit en symmetrie. Hoewel het Plan van Chicago aanvankelijk veel bijval oogstte, hield het geen rekening met de enorme impact van de auto. Sommige critici merkten toen al op dat het plan geen rekening hield met huisvesting en andere dringende stedelijke sociale kwesties. Burnham’s ongepubliceerde ontwerp van het plan bevat echter wel een opmerkelijke sociale agenda. Anderen hebben sindsdien betoogd dat Burnhams plan een elitair standpunt vertegenwoordigt met de nadruk op sociale controle en orde; het is, aldus deze critici, te veelomvattend om volledig te kunnen worden gerealiseerd en te monumentaal om menselijk te zijn. Desalniettemin heeft het Plan van Chicago generaties Chicagoërs en anderen geïnspireerd om te werken aan het ideaal van een mooie, efficiënte stad.
Burnham zag geen enkel aspect van zijn Chicago plan gerealiseerd worden. Hij had al diabetes en stierf op 1 juni 1912 aan voedselvergiftiging tijdens een buitenlandse reis. Hij ligt begraven op de begraafplaats Graceland in Chicago.