Η Κωνσταντινούπολη ιδρύθηκε στη θέση της αρχαίας πόλης Βυζάντιο (επίσης Βυζαντίς), η ονομασία της οποίας παραπέμπει σε θρακική ονοματολογία. Στα Γεωγραφικά, ο Στράβων εξιστορεί πως η πόλη ιδρύθηκε το 658/7 π.Χ. από Μεγαρείς αποίκους, με επικεφαλής τον Βύζαντα, από τον οποίο και πήρε το όνομά της. Ο μυθικός ήρωας Βύζας θεωρείται γιος του βασιλιά Νίσου από τα Μέγαρα ή γιος του Ποσειδώνα και της Κερόεσσας, κόρης της Ιούς και του Δία, την οποία η μητέρα της γέννησε στον Κεράτιο κόλπο. Άλλη εκδοχή εμφανίζει τον Βύζαντα ως γιο της νύμφης Σεμέστρας.
Σύμφωνα με τον ιδρυτικό μύθο του Βυζαντίου, όπως παραδίδεται από τον Στράβωνα, οι άποικοι ακολούθησαν χρησμό — πιθανώς του Μαντείου των Δελφών — ο οποίος τους προέτρεπε να κτίσουν την πόλη τους έναντι της πόλης των «τυφλών». Ως τυφλοί υπονοούνταν οι κάτοικοι της Χαλκηδόνας, οι οποίοι είχαν ιδρύσει την πόλη τους νωρίτερα στην απέναντι ασιατική ακτή του Βοσπόρου δίχως να αντιληφθούν τα εξαιρετικά πλεονεκτήματα της απέναντι τοποθεσίας. Το Βυζάντιο αναπτύχθηκε γρήγορα, περιτειχίστηκε και κατέλαβε εδάφη στα ασιατικά παράλια. Κατά τον Παυσανία, υπήρξε μία από τις καλύτερα οχυρωμένες πόλεις της αρχαιότητας. Ιστορικές πληροφορίες για το Βυζάντιο αντλούμε επίσης από τον Ηρόδοτο. Ο τύραννος της πόλης, Αρίστων, υποστήριξε μαζί με άλλους Έλληνες στρατηγούς τον Πέρση βασιλιά Δαρείο στην εκστρατεία του εναντίον των Σκυθών. Στη διάρκεια της Ιωνικής επανάστασης καταλήφθηκε από τις ελληνικές δυνάμεις και μετά το τέλος της, οι κάτοικοί της μετοίκησαν, ιδρύοντας τη Μεσηβρία στις δυτικές ακτές του Εύξεινου Πόντου.
Κατά τους κλασικούς χρόνους, μετά τη νικηφόρο για τους Έλληνες έκβαση των Μηδικών Πολέμων, το Βυζάντιο καταλήφθηκε από τον νικητή των Πλαταιών Παυσανία, ο οποίος μετά από συμφωνία με τον Ξέρξη παρέμεινε διοικητής της πόλης πριν εκδιωχθεί από τους Αθηναίους. Το Βυζάντιο υπήρξε μέλος της Δηλιακής συμμαχίας, ενώ κατά τη διάρκεια του Πελοποννησιακού πολέμου (431-405 π.Χ.) τάχθηκε αρχικά στο πλευρό των Αθηναίων. Το 411 π.Χ. αποστάτησε από τον αθηναϊκό συνασπισμό και τον επόμενο χρόνο καταλήφθηκε από τον Σπαρτιάτη στρατηγό Κλέαρχο, ο οποίος προφασίστηκε την ανάγκη να εμποδιστεί η αποστολή σιτηρών προς την Αθήνα από τον Εύξεινο Πόντο. Πολιορκήθηκε εκ νέου το 409 π.Χ από τους Αθηναίους, με επικεφαλής τον Αλκιβιάδη και, όταν ο Κλέαρχος εγκατέλειψε την πόλη, ορισμένοι Βυζάντιοι άνοιξαν τις πύλες στους Αθηναίους, οι οποίοι, τελικά, μετά από μάχη εντός των τειχών κατέλαβαν την πόλη. Μετά την ήττα του Αλκιβιάδη στους Αιγός Ποταμούς, οι Αθηναίοι υπέγραψαν συνθήκη ειρήνης που τους υποχρέωνε, μεταξύ άλλων, να εγκαταλείψουν το Βυζάντιο. Η σπαρτιατική παρουσία στην πόλη έληξε περίπου το 390 π.Χ, όταν ο Αθηναίος στρατηγός Θρασύβουλος επανέφερε το Βυζάντιο στην αθηναϊκή σφαίρα επιρροής.
Κατά την περίοδο της εξάπλωσης του Φιλίππου Β’, το Βυζάντιο υπέγραψε συνθήκη ειρήνης με τον Μακεδόνα βασιλιά, ωστόσο εκείνος πολιόρκησε την πόλη, το 341 π.Χ, μετά από άρνηση των Βυζαντίων να στραφούν εναντίον της Αθήνας. Οι κάτοικοι της πόλης απέδωσαν τη σωτηρία της σε θαύμα της θεάς Εκάτης, όπως μαρτυρείται από άγαλμα που έστησαν προς τιμή της, αλλά και σε παραστάσεις της σε νομίσματα της εποχής. Η ημισέληνος που απεικονίστηκε σε βυζαντινά νομίσματα έγινε σύμβολο της πόλεως, γεγονός που θεωρείται πως επιζεί έως σήμερα με την υιοθέτησή της στη σημαία της τουρκικής δημοκρατίας. Στα χρόνια του Μεγάλου Αλεξάνδρου, η πόλη διατήρησε ένα προνομιακό καθεστώς αυτονομίας. Κατά την εκστρατεία του Αλεξάνδρου προς τον Δούναβη, τον υποστήριξε στέλνοντας πλοία. Μετά τον θάνατό του οι Βυζάντιοι, αν και αρχικά υποστήριζαν τον Αντίγονο Α’, τελικά διατήρησαν ουδέτερη στάση στη μάχη του με τον Κάσσανδρο και τον Λυσίμαχο. Το 279 π.Χ., η πόλη αναγκάστηκε να πληρώνει βαρύ φόρο στους Γαλάτες. Στα χρόνια που ακολούθησαν οι Βυζαντινοί επιδίωξαν την επέκταση της κυριαρχίας τους, κυρίως μέσω του ελέγχου του εμπορίου.
Κατά την περίοδο της ρωμαϊκής κυριαρχίας, το Βυζάντιο απολάμβανε αρχικά προνόμια ελεύθερης πόλης, καθώς διαδραμάτιζε σημαντικό ρόλο στους αγώνες εναντίον των Θρακών. Στα τέλη του 2ου αιώνα, κατά τη διάρκεια του εμφυλίου πολέμου μεταξύ του αυτοκράτορα Σεπτίμιου Σεβήρου (β. 193-211) και του διεκδικητή του θρόνου Πεσκένιου Νίγηρα, το Βυζάντιο τάχθηκε στο πλευρό του τελευταίου. Ο Σεβήρος προέβη σε συστηματική πολιορκία της πόλης, την οποία τελικά κατέλαβε το 196. Χρειάστηκε τριετής μάχη που συνοδεύτηκε από ολοσχερή καταστροφή, σκληρή τιμωρία των κατοίκων, αλλά και διοικητική υποβάθμιση του Βυζαντίου, αφού παραχωρήθηκε στην Πέρινθο. Καθώς η θέση του Βυζαντίου ήταν εμφανώς στρατηγικής σημασίας, ο Σεβήρος προέβη αργότερα σε εκτεταμένη ανοικοδόμηση της πόλης, η οποία ολοκληρώθηκε από τον γιο του Αντωνίνο, υψώνοντας νέα τείχη που διπλασίασαν την έκτασή της, ενώ εκχώρησε επίσης προνόμια που ο ίδιος είχε παλαιότερα αφαιρέσει.
Το Βυζάντιο έζησε μια νέα καταστροφή, όταν ο Γαλλιηνός (β. 254-268) κατέστρεψε τις οχυρώσεις της, οι οποίες αργότερα κτίστηκαν εκ νέου από τον Διοκλητιανό. Την εποχή αυτή, οι συχνές επιδρομές φυλών, κυρίων των Γότθων, έφεραν το Βυζάντιο αρκετές φορές σε θέση άμυνας, χωρίς ωστόσο να υποστεί σημαντικό πλήγμα. Εκεί κατέφυγε ο Λικίνιος μετά την ήττα του από τον Κωνσταντίνο Α’ στη Χρυσούπολη. Ο τελευταίος τον καταδίωξε αναγκάζοντάς τον τελικά να παραδοθεί. Προέβη σε πολιορκία της πόλης, την οποία κατέλαβε τον Σεπτέμβριο του 324. Φαίνεται πως ο Κωνσταντίνος αντιλήφθηκε τα σημαντικά πλεονεκτήματα της θέσης του Βυζαντίου, με αποτέλεσμα να αποφασίσει να μεταφέρει εκεί την πρωτεύουσα του.
Ο Μ. Κωνσταντίνος επέλεξε το Βυζάντιο, ως πρωτεύουσα, προφανώς αντιλαμβανόμενος τη στρατηγική θέση του. Η θεμελίωση της Κωνσταντινούπολης ταυτίστηκε με την έναρξη ενός πολύ μεγάλου πολεοδομικού εγχειρήματος, μεγάλης εμβέλειας. Η πόλη επεκτάθηκε, εντάσσοντας στο Βυζάντιο έκταση περίπου 5000 στρεμμάτων, σε μεγάλο βαθμό μη οικοδομημένη. Παράλληλα, τα νέα τείχη που ξεκίνησαν να κτίζονται επί Κωνσταντίνου και αποπερατώθηκαν επί Κωνστάντιου Α’ (337-361), προεκτείνονταν κατά δεκαπέντε στάδια σε σύγκριση με τα παλαιότερα τείχη του Σεβήρου. Τα εγκαίνια της πόλης τελέστηκαν με λαμπρότητα στις 11 Μαΐου του 330 μ.Χ και ονομάστηκαν γενέθλια.
Κατά την αυτοκρατορία του Ιουστινιανού Α’ (527-565), η μεσαιωνική Κωνσταντινούπολη έφθασε στη μεγαλύτερη ακμή της, με πληθυσμό που έφτανε περίπου τους 500.000 κατοίκους και συνιστούσε ένα μωσαϊκό κοινοτήτων με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Σε αυτή την περίοδο επιχειρήθηκε μια νέα αναδιοργάνωση του αστικού τοπίου της πρωτεύουσας, όπως άλλωστε απαιτούσαν οι συνθήκες, με δεδομένες τις εκτεταμένες καταστροφές που επέφεραν η πυρκαγιά του 532 και τα γεγονότα της στάσης του Νίκα.
Ξεχωριστή συνεισφορά του Ιουστινιανού A’ υπήρξε η ανέγερση αρκετών μοναστηριών και εκκλησιών, με πιο επιβλητική εκείνη της Αγίας Σοφίας. Το 542 στην πόλη εξαπλώθηκε η νόσος της πανώλης που, όπως λέγεται, προκάλεσε τον θάνατο των 3/5 του πληθυσμού και σηματοδότησε μια περίοδο παρακμής της Κωνσταντινούπολης. Η περίοδος από τον 7ο αιώνα μέχρι τον 9ο υπήρξε εν γένει μια κρίσιμη φάση στην ιστορία της πόλης, κατά την οποία πολιορκήθηκε από Πέρσες και Αβάρους (626), Άραβες (674-78 και 717-18), Βούλγαρους (813, 913), Ρώσους (860, 941, 1043) και Πετσενέγους (1090-91), αντιμετωπίζοντας επίσης επιδημίες και εσωτερικές συγκρούσεις.
Το 1203, στα πλαίσια της Δ’ Σταυροφορίας, έλαβε χώρα η πρώτη πολιορκία της Κωνσταντινούπολης από τους Σταυροφόρους, με σκοπό την αποκατάσταση του Ισαάκιου Β’ στον θρόνο. Στις 13 Απριλίου 1204, εισέβαλαν στην πόλη, η λεηλασία της οποίας διήρκεσε για αρκετά χρόνια. Νέος αυτοκράτορας εκλέχτηκε ο Βαλδουίνος της Φλάνδρας. Η περίοδος της εφήμερης εγκατάστασης της Λατινικής Αυτοκρατορίας (1204-61) χαρακτηρίζεται ως η πλέον καταστροφική στην ιστορία της Κωνσταντινούπολης και ειδικότερα η λεηλασία της πόλης ως άνευ προηγουμένου.
Το 1261, η Κωνσταντινούπολη επανακτήθηκε από τον Μιχαήλ Η’ Παλαιολόγο (1259-82) και τις επόμενες δεκαετίες επιχειρήθηκε ένα νέο πρόγραμμα ανοικοδόμησης, σηματοδοτώντας μια στροφή στη διαμόρφωση του αστικού τοπίου. Προωθήθηκαν ειδικά μέτρα για την επιστροφή του πληθυσμού από τα προάστια και εν γένει υποστηρικτικές δράσεις για την αποκατάσταση της εικόνας της πόλης. Προωθήθηκαν επίσης αμυντικά έργα, τα οποία κρίνονταν απαραίτητα, με δεδομένη την πολύ κακή κατάσταση στην οποία περιήλθαν τα τείχη της πόλης, ως αποτέλεσμα της έλλειψης φροντίδας κατά τα προηγούμενα έτη. Κατά τη δυναστεία των Παλαιολόγων, το πολιτικό κέντρο της Κωνσταντινούπολης μετακινήθηκε στην περιοχή των Βλαχερνών. Στη διάρκεια των επόμενων αιώνων, η ήδη συρρικνωμένη Βυζαντινή Αυτοκρατορία βρισκόταν σε επισφαλή θέση, γνωρίζοντας απειλές τόσο από τη Δύση όσο και από τη Μικρά Ασία, με τη σταδιακή ανάδειξη των Οθωμανών ως της κυρίαρχης δύναμης στην περιοχή.
Τον Απρίλιο του 1453 ξεκίνησε η πολιορκία της Κωνσταντινούπολης από τους Οθωμανούς, με επικεφαλής τον σουλτάνο Μωάμεθ Β’. Είχε προηγηθεί η αποτυχημένη απόπειρα κατάληψης της πόλης το 1422, από τον σουλτάνο Μουράτ Β’. Παρά τις σημαντικές διαφοροποιήσεις που παρατηρούνται στις μεσαιωνικές πηγές, ο οθωμανικός στρατός φαίνεται πως υπερτερούσε κατά πολύ αριθμητικά. Η τελική επίθεση, κατά την οποία σκοτώθηκε ο τελευταίος βυζαντινός αυτοκράτορας Κωνσταντίνος ΙΑ’ Παλαιολόγος, πραγματοποιήθηκε στις 29 Μαΐου, όταν, παρά την αντίσταση των αμυνόμενων, οι Οθωμανοί εισέβαλαν στην πόλη και την κατέλαβαν. Είχαν προηγηθεί συνολικά 54 ημέρες πολιορκίας. Μετά από τριήμερη λεηλασία της πόλης, ο σουλτάνος, επιθυμώντας να περιορίσει την περαιτέρω καταστροφή της μελλοντικής πρωτεύουσάς του, διέταξε την παύση της και πραγματοποίησε την εθιμοτυπική και μεγαλοπρεπή είσοδό του στην πόλη. Ο Μωάμεθ Β΄ επιχείρησε να ενισχύσει τον πληθυσμό της πόλης, μετακινώντας αναγκαστικά κατοίκους από άλλες περιοχές που είχε κατακτήσει, όπως την Πελοπόννησο, τη Θεσσαλονίκη και ελληνικά νησιά. Πριν την αναχώρησή του από την Κωνσταντινούπολη, εξέδωσε φιρμάνια για τη μετακίνηση στην πόλη μουσουλμανικών, χριστιανικών και εβραϊκών οικογενειών, από την περιοχή της Ρούμελης και της Ανατολίας.
*Ο 19ος αιώνας χαρακτηρίζεται γενικά ως η περίοδος κατά την οποία επιχειρήθηκε ο μετασχηματισμός της πόλης σε μία δυτικού τύπου πρωτεύουσα. Το 1870 επεκτάθηκε έως την Κωνσταντινούπολη ο ευρωπαϊκός σιδηρόδρομος, ενώ και άλλες σημαντικές δημόσιες υποδομές ολοκληρώθηκαν από τα τέλη του 19ου αιώνα μέχρι τις αρχές του 20ού, όπως η υπόγεια σήραγγα μεταξύ Γαλατά και Πέραν (1873), σταθμός ηλεκτρικής ενέργειας και τηλεφωνικό δίκτυο. Την ίδια περίπου περίοδο, και μέχρι το ξέσπασμα του Α΄ Παγκοσμίου Πολέμου, ο μουσουλμανικός πληθυσμός της πόλης σημείωσε σημαντική αύξηση από 385.000 το 1885 σε 560.000 το 1914.
Το 1908 η πόλη καταλήφθηκε από τον στρατό του κινήματος των Νεότουρκων, και ο σουλτάνος Αμπντούλ Χαμίτ Β’ εκθρονίστηκε. Η Επανάσταση των Νεότουρκων επιτάχυνε τη διαδικασία προσαρμογής της πόλης στα δυτικά πρότυπα, η οποία είχε ξεκινήσει ήδη από το 1839 και τον σουλτάνο Αμπντούλ Μετζίτ Α΄, με τη μεταρρύθμιση που ονομάστηκε Τανζιμάτ. Κατά τη διάρκεια των Βαλκανικών πολέμων (1912-13), αποτράπηκε η κατάληψή της από τον βουλγαρικό στρατό, η πορεία του οποίου ανακόπηκε στα προάστια της πόλης. Στο διάστημα του Α΄ Παγκοσμίου Πολέμου βρισκόταν σε αποκλεισμό και με το πέρας του πολέμου ετέθη υπό βρετανική, γαλλική και ιταλική κατοχή μέχρι το 1923. Με την άνοδο του Κεμάλ Ατατούρκ, ο τελευταίος οθωμανός σουλτάνος, Μεχμέτ Στ’, εγκατέλειψε την πόλη το 1922. Παράλληλα, η Κωνσταντινούπολη έχασε την ηγεμονία που διατηρούσε για περισσότερο από μία χιλιετία, καθώς πρωτεύουσα της νεοσύστατης Δημοκρατίας της Τουρκίας ανακηρύχθηκε η Άγκυρα. Παρέμεινε αλώβητη κατά τη διάρκεια του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου, χωρίς να υποστεί ζημιές, χάρη στην ουδέτερη στάση της Τουρκίας. Από την άλλη πλευρά η ελληνική κοινότητα της πόλης συρρικνώθηκε δραματικά ύστερα από διαδοχικούς διωγμούς, με πιο αξιοσημείωτο από αυτούς τα Σεπτεμβριανά του 1955.