73 yılında Bizantion Roma’nın Bithynia-Pontus eyaletine bağlandı. İmparator Vespasianus kentin gelişimine katkıda bulundu. 193 yılına gelindiğinde, Roma İmparatoru Septimus Severus, Partlar’ın tarafını tutan Bizantion’u kuşatarak kenti yağmalayıp, surları da yıktırdı. Daha sonra ise surları yeniden inşa ettirip, kenti imar etti. Yeni binalarla sokakları düzenledi. Hipodrom inşaatını başlattı. 269′da kent bu defa Gotlar’ın saldırısına uğradı. Zafer kazanan Gotlar, deniz kıyısına yakın bir yere sütunlarını diktiler. 313′de Nicomedialılar kenti ele geçirdiler. I. Constantinus, Nicomedialılar’la yaptığı savaşı kazanarak kenti geri aldı.

Roma İmparatorluğu’nun başkenti (324 – 395)
Bizantion Roma’nın Doğu’sunun yönetim merkezi olarak seçildi. Bu yeni konumu, kentin dünya kültürü ve siyaseti içindeki önemli rolünü de belirledi.
I. Constantinus (324-337), Romalı soyluları Bizantion’a çağırarak kentin Romalı nüfusunu artırdı. Yeni başkentin konumuna yakışır bir imar hamlesi başlatıldı. Limanlar ve su tesisleri yeniden düzenlendi. Kent içi su dağıtım sistemlerinin temelleri atıldı. Savunma için yeni bir sur yaptırıldı.

Septimus Severius’un başlattığı hipodrom inşaatı tamamlandı. 100 bin kişilik hipodromun genişliği 117, uzunluğu ise 480 metreydi. Hipodrom duvarlarının üzeri çok sayıda heykelle süslüydü. En önemlisi de at heykelleriydi. Kentin Latinler tarafından istila edilmesiyle bu at heykelleri Venedik’e, San Marco Meydanı’na taşındı. Hipodrom’daki (Sultanahmet Meydanı) imparatorluk sarayı (Sultanahmet Camisi’nin bulunduğu alan) ve anıtsal ibadethaneler, akropolis (Topkapı Sarayı’nın bulunduğu yer) yapıldı. Önceleri Nea (Yeni) Roma adı ile anılan kenti, I. Constantinus kendi adıyla özdeşleştirdi. 11 Mayıs 330 tarihinde kentin adı Constantinopolis olarak ilan edildi.

Önce Aya İrini, ardından 360 yılında da Ayasofya kiliselerini yaptıraran I. Constantinus, kenti Hırıstiyan dünyası için önemli bir merkez haline getirdi.

Bizans İmparatorluğu Dönemi (395 – 1453)
476′da Batı Roma’nın yıkılmasından sonra Doğu Roma İmparatorluğu, Bizans İmparatorluğu’na dönüşmüş ve İstanbul da, bu yeni imparatorluğun başkenti haline gelmiştir.

6. yüzyılın ortaları, Bizans İmparatorluğu ve İstanbul için yeni bir yükseliş döneminin başlangıcıdır. İmparator I. Jüstinyen yönetimindeki bu dönemde daha önce tahrip edilmiş olan Ayasofya bugünkü haliyle yeniden inşa edilmiş, 543′lerde kentte görülen ve nüfusun yarısının ölümüne sebep olan veba salgınının izleri silinmiştir.

7, 8 ve 9. Yüzyıllar İstanbul için kuşatılma yılları oldu. Yedinci yüzyılda Sasaniler ve Avarlar’ın saldırısına uğrayan kenti, sekizinci yüzyılda Bulgarlar ve Müslüman Araplar dokuzuncu yüzyılda ise Ruslar ve Bulgarlar kuşattılar.

1204′de kent Haçlılar tarafından ele geçirildi ve yağmalandı. Bu işgal ve yağma sonrasında ortaçağın en büyük kenti 40-50.000 nüfuslu, yoksul ve harabe bir kente dönüştü.

Bu dönemden sonra İstanbul sürekli küçülmeye ve fakirleşmeye başladı. Şehrin soylu ve zenginleri İznik’e göç etti. Latin İmparatorluğu sadece İstanbul ve yöresinde egemenlik kurabildi.İznik (Nikia), Trabzon ve Yunanistan’daki Epiros’ta bir Bizans muhalefeti gelişti. 1254 yılına gelindiğinde Latin İmparatorluğu çepeçevre kuşatılmıştı. Bu esnada İstanbul çok fakirleşmis hatta Latin İmparatoru II. Baudouin ısınmak için sarayının ahşap bölümlerini yakacak olarak kullanmaya başlamıştı. Nihayet 1261 yılında Palailogos Hanedanı İstanbul’u tekrar ele geçirdi ve böylece İstanbul’daki Latin dönemi sona erdi.
Osmanlı İmparatorluğu Dönemi (1453-1923)
Kent, 1391 yılından başlayarak Osmanlılar tarafından kuşatılmaya başlandı. 1396′da I. Bayezid (1389-1403), Karadeniz’den gelecek yardımları önlemek için kentin Anadolu yakasına bir hisar yaptırdı.
Kenti almaya kararlı olan II. Mehmed de (1451-1481), Bizans’a Kuzey’den gelecek yardımları her iki taraftan Boğaz’ı tutarak önlemek için bu defa kentin Avrupa yakasına Rumeli Hisarı’nı inşa ettirdi. İstanbul’un fetih hazırlıkları bir yıl önceden başlatıldı. Kuşatma için gerekli olan çok büyük toplar döktürüldü. 16 kadırgadan oluşun güçlü bir donanma oluşturuldu. Asker sayısı iki kat arttırıldı. Bizansın yardım almasını engellemek için yardım yolları kontrol altına alındı. Ceneviz’lilerin elinde bulunan Galata’nın da savaş esnasında tarafsız kalması sağlandı. 2 Nisan 1453 tarihinde ilk Osmanlı öncü kuvvetleri İstanbul önlerinde görüldü. Böylece kuşatma başladı. İki aya yakın süren bu kuşatma dönemi 29 Mayıs 1453 günü sabaha karşı başlayıp, öğleden sonra kentin ele geçirilmesiyle tamamlandı. Bu tarihten itibaren İstanbul bir Osmanlı kenti oldu.

Fetihten sonra şehrin kalkındırılması için yeni iskan bölgeleri oluşturuldu.
Bizans’ın son dönemlerinde görkemini yitirmiş olan kentte, öncelikle eskiden kalma binalar ve surlar onarılmaya başlandı. Bizans altyapıları üzerinde Osmanlı’nın temel kurumlarının binaları yükselmeye başladı. Büyük su sarnıçlarının da korunması sağlandı. Osmanlı kimliğine uygun bir gelişme gösteren İstanbul artık imparatorluğun başkenti idi.

Nüfusu artırmaya yönelik bu iskan ve sürgünlerle oluşan mahalleler daha sonraki İstanbul idari yapısının temelini oluşturdu. 1459′da İstanbul her biri farklı demografik özellikler taşıyan dört idari birime ayrıldı. Bunlardan biri idarenin merkezinin olduğu Suriçi, diğer üçü ise surdışında yeralan ve “Bilad-i Selase” olarak adlandırılan Eyüp (Büyük ve Küçük Çekmece, Çatalca ve Silivri dahil), Galata ve Üsküdar’dı. 1457 sonunda eski başkent Edirne’nin uğradığı büyük yangınla şehre yeni göçmenler geldi ve şehir oldukça şenlendi. İstanbul, fetihten elli yıl sonra Avrupa’nın en büyük şehri haline geldi.

16. yüzyıla büyük bir şehir olarak giren İstanbul, Küçük Kıyamet olarak anılan 14 Eylül 1509 depreminde çok zarar gördü. 8 Şiddetinde olduğu tahmin edilen ve artçı sarsıntıları 45 gün süren depremde binlerce bina yıkıldı, binlerce kişi öldü.

İstanbul, 1510′da Sultan II. Bayezıd tarafından 80.000 kişinin istihdamıyla neredeyse yeniden kuruldu. Bu yüzden günümüze gelebilen eserlerin büyük çoğunluğu bu devirden kalmıştır.

1520-1566 yılları arasında Kanuni Sultan Süleyman yönetiminde İstanbul birçok değerli esere ve izleri günümüze kadar ulaşan bir kent planına kavuşarak, gelişmiştir. Bu dönemde özellikle Mimar Sinan imzalı birbirinden değerli çok sayıda eser inşa edilmiştir. Veba salgını, yangınlar ve sellere rağmen Kanuni dönemi İstanbul için tam bir yükseliş dönemi sayılmıştır.

Lale Devri olarak da anılan Nevşehirli Damat İbrahim Paşa’nın sadrazamlığındaki 1718-1730 yılları, itfaiye teşkilatının kurulması, ilk matbaanın açılması ve çeşitli fabrikaların inşasıyla İstanbul’un değişmeye başladığı dönemdir.

3 Kasım 1839′da Topkapı Sarayı’nın Gülhane Bahçesi’nde okunarak halka ilan edilen Tanzimat Fermanı ile İstanbul’da yeni bir dönem açıldı. Batılılaşma sürecinin hızlandığı bu dönemde İstanbul’da mimariden yaşama tarzına, eğitim kuruluşlarından sanayi kuruluşlarına kadar birçok alanda yenilikler yaşandı.

Bu dönemde şehir yeni alanlara doğru genişlemeye başladı. Suriçi Bakırköy yönünde, Galata ise Teşvikiye yönünde yayılırken; Boğaziçi’nde Sarıyer’e iskan hızlandı. Anadolu yakası ise bir taraftan Bostancı, diğer taraftan Beykoz’a doğru büyüdü.
Bu yıllar, altyapı ve kent hizmetlerinde de önemli gelişmelere sahne oldu. Haliç üzerine köprü yapılması, tünel (metro), Rumeli Demiryolu, kent içi deniz taşımacılığı yapan Şirket-i Hayriye’nin açılması, Şehremaneti (Belediye) örgütünün diğer belediye dairelerinin kurulması, ilk telgraf hattının çekilmesi, Zaptiye Nezareti’nin kurulması ve ona bağlı karakolların açılması, Vakıf Gureba Hastanesi’nin hizmete girmesi ve Atlı Tramvay Şirketi bu gelişmelerin sadece bazılarıdır.

23 Aralık 1876′da I. Meşrutiyet ve 24 Temmuz 1908′de II. Meşrutiyet ilanlarına sahne olan ve halk arasında “Üçyüzon Depremi” denen 1894 depreminde büyük zarar gören İstanbul’, II. Dünya Savaşı’nın ardından 13 Kasım 1918′de İtilaf Devletleri donanmasınca işgal edildi.

1923 yılında Türkiye Cumhuriyeti’nin kuruluşuyla İstanbul’un başkent dönemi sona erdi.