กรุงเทพมหานคร ได้รับการสถาปนาขึ้นเป็นเมืองหลวงของประเทศ เมื่อวันที่ 21 เมษายน พ.ศ. 2325 ในรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลก ด้วยทรงมีพระราชดำริว่า กรุงธนบุรี เมืองหลวงเดิม ตั้งอยู่ในที่คับแคบ ไม่ต้องด้วยหลักพิชัยสงคราม ทั้งนี้ ได้ทรงโปรดเกล้าให้อยู่ในความดูแลรับผิดชอบของ กรมเวียง ครั้นล่วงมาถึงรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงให้ทดลองนำเอาระบบคณะกรรมการมาใช้กับรูปแบบการปกครองเมืองหลวงอยู่ชั่วขณะหนึ่ง แต่ประชาชนยังไม่มีความพร้อมและไม่ประสบผลสำเร็จ จึงได้โปรดเกล้าให้ยกเลิก และก็ได้เปลี่ยนฐานะกรมเวียงมาเป็นกระทรวงเมือง และต่อมาก็เปลี่ยนจากกระทรวงเมืองมาเป็นกระทรวงนครบาลตามลำดับ
รูปแบบการปกครองของกระทรวงนครบาล มีเสนาบดีเป็นผู้ทำหน้าที่รับผิดชอบในการปกครองกรุงเทพมหานครและธนบุรี รวมทั้งหัวเมืองใกล้เคียง ได้แก่ นนทบุรี ปทุมธานี นครเขื่อนขันธ์ สมุทรปราการ ธัญญบุรี และมีนบุรี ซึ่งรวมเรียกทั้งหมดว่า มณฑลกรุงเทพมหานคร ทั้งนี้ การปกครองมณฑลกรุงเทพมหานครเป็นไปตามพระราชบัญญัติลักษณะปกครองท้องที่ พ.ศ. 2457 และข้อบังคับการปกครองหัวเมืองโดยอนุโลม ในปี พ.ศ. 2440 ในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวได้มีการจัดตั้ง สุขาภิบาลกรุงเทพขึ้นเป็นครั้งแรก ด้วยทรงดำริที่จะให้มีการ "ทดลอง" การปกครองในรูป "สุขาภิบาล" เพื่อเป็นพื้นฐานของการปกครองตนเองของประชาชนในอนาคตต่อมาในรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้กระทรวงนครบาลมารวมกับกระทรวงมหาดไทย และมีการแต่งตั้งตำแหน่ง สมุหพระนครบาล ทำหน้าที่ปกครอง ดูแลรับผิดชอบมณฑลกรุงเทพโดยเฉพาะ ซึ่งขณะนั้นประกอบด้วยจังหวัดพระนครธนบุรี นนทบุรี และสมุทรปราการต่อมาในรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้กระทรวงนครบาลมารวมกับกระทรวงมหาดไทย และมีการแต่งตั้งตำแหน่ง สมุหพระนครบาล ทำหน้าที่ปกครอง ดูแลรับผิดชอบมณฑลกรุงเทพโดยเฉพาะ ซึ่งขณะนั้นประกอบด้วยจังหวัดพระนครธนบุรี นนทบุรี และสมุทรปราการ
การจัดรูปแบบการปกครองภายในจังหวัดพระนครและจังหวัดธนบุรี จัดขึ้นตามความในพระราชบัญญัติิระเบียบบริหารราชการแผ่นดิน พ.ศ. 2476 กล่าวคือ มีอำเภอเป็นหน่วยการปกครองย่อยของจังหวัด ในส่วนของการจัดรูปการปกครองภายในอำเภอของจังหวัดพระนคร เป็นที่น่าสังเกตว่า ได้มีการจัดออกเป็นอำเภอชั้นในและอำเภอชั้นนอก โดยอำเภอชั้นใน ไม่มีการจัดแบ่งหน่วยการปกครองย่อยออกเป็นตำบลและหมู่บ้าน เหมือนที่จัดแบ่งในอำเภอชั้นนอก ซึ่งมีเจ้าหน้าที่ปกครองตำบลและหมู่บ้าน ทำการแต่งตั้งกำนันและผู้ใหญ่บ้านให้เป็นผู้ดูแลรับผิดชอบ โดยกำหนดอำนาจหน้าที่ให้้ไปปฏิบัติ
การปกครองของจังหวัดพระนครและจังหวัดธนบุรีในครั้งนั้น มีฐานะเป็นหน่วยการปกครองส่วนภูมิภาค มีผู้ว่าราชการจังหวัดเป็นผู้มีหน้าที่รับผิดชอบในการบริหารงานของจังหวัด ร่วมกับผู้แทนส่วนราชการกระทรวง ทบวง กรมต่างๆ ที่ส่งมาประจำทำงาน ณ ที่ตั้งจังหวัดนั้น และการปกครองอำเภอซึ่งเป็นหน่วยย่อยของจังหวัด มีนายอำเภอเป็นผู้มีหน้าที่รับผิดชอบในการบริหารงานของอำเภอ ร่วมกับผู้แทนส่วนราชการกระทรวง ทบวง กรมต่างๆ ที่ส่งมาประจำทำงาน ณ ที่ตั้งอำเภอนั้น และในเขตพื้นที่ของจังหวัดทั้งสอง โดยเฉพาะบริเวณที่มีชุมชนหนาแน่นก็ได้มีการจัดตั้งหน่วยการปกครองท้องถิ่นในรูปเทศบาล โดยในปี พ.ศ. 2480 การปกครองของจังหวัดพระนครและจังหวัดธนบุรีก็ได้มีการจัดตั้งหน่วยการปกครองท้องถิ่นขึ้น ทั้งนี้เป็นไปตามนโยบายของรัฐบาลและตาม พ.ร.บ. เทศบาล พ.ศ. 2476 โดยผลแห่ง พ.ร.บ. ฉบับนี้ ทำให้มีการจัดตั้งเทศบาลนครกรุงเทพขึ้นในวันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2480 เช่นเดียวกับจังหวัดธนบุรีก็มีการจัดตั้งเทศบาลนครธนบุรีเช่นเดียวกัน เป็นการปกครองระบบเทศบาลที่จัดตั้งขึ้นเป็นหน่วยการปกครองในเขตชุมชนเมือง นั่นเอง นอกจากนี้ ยังมีหน่วยการปกครองท้องถิ่นอื่นๆ ที่จัดตั้งขึ้นในโอกาสต่อมา คือ องค์การบริหารส่วนจังหวัดและสุขาภิบาล
เมื่อวันที่ 21 ธันวาคม พ.ศ. 2514 ในระหว่างที่คณะปฏิวัติทำหน้าที่บริหารประเทศ ได้มีประกาศคณะปฏิวัติ ฉบับที่ 24 และ 25 ให้ปรับปรุงระบบการปกครองจังหวัดพระนครและจังหวัดธนบุรี โดยสาระสำคัญของประกาศคณะปฏิวัติดังกล่าว ให้รวมเอาจังหวัดพระนครและจังหวัดธนบุรีเข้าด้วยกัน เป็นจังหวัดนครหลวงกรุงเทพธนบุรี โดยยังคงรูปการปกครองและการบริหารราชการส่วนภูมิภาคไว้ มีผู้ว่าราชการนครหลวงกรุงเทพธนบุรีเป็นผู้รับผิดชอบในการบริหารงานผลของประกาศคณะปฏิวัติ ฉบับที่ 24 และ 25 ในส่วนเกี่ยวกับการปกครองส่วนท้องถิ่น ได้แก่ องค์การบริหารส่วนจังหวัด เทศบาลและสุขาภิบาลนั้น ยังคงอยู่เช่นเดิมในเขตนครหลวงกรุงเทพธนบุรี แต่สำหรับองค์การบริหารส่วนจังหวัดพระนครและองค์การบริหารส่วนจังหวัดธนบุรีให้รวมกัน เรียกว่า องค์การบริหารนครหลวงกรุงเทพธนบุรี ทั้งนี้ ให้ผู้ว่าราชการนครหลวงกรุงเทพธนบุรีดำรงตำแหน่งนายกเทศมนตรีเทศบาลกรุงเทพธนบุรีด้วยในคราวเดียว โดยมีเทศมนตรีอื่น ไม่เกิน 8 คน และมีสภาเทศบาลนครหลวง ประกอบด้วย สมาชิก จำนวนไม่เกิน 36 คน (เทศมนตรีและสมาชิกสภาเทศบาลมาจากการแต่งตั้งของรัฐมนตรีว่าการกระทรวงมหาดไทย)
เมื่อวันที่ 13 ธันวาคม พ.ศ. 2515 คณะปฏิวัติได้มีประกาศคณะปฏิวัติ ฉบับที่ 335 ให้เปลี่ยนแปลงรูปแบบการปกครองนครหลวงกรุงเทพธนบุรีใหม่อีกครั้ง สาระสำคัญ คือ
1. ให้รวมกิจการปกครองนครหลวงกรุงเทพธนบุรี องค์การบริหารนครหลวงกรุงเทพธนบุรี เทศบาลนครหลวงกรุงเทพธนบุรี ตลอดจนสุขาภิบาลต่างๆ ในเขตนครหลวงกรุงเทพธนบุรี เป็นหน่วยการปกครองเดียวกัน คือ "กรุงเทพมหานคร"
2. ให้จัดระเบียบบริหารราชการกรุงเทพมหานครเสียใหม่ โดยรวมลักษณะการปกครองและการบริหารราชการส่วนภูมิภาคและราชการบริหารส่วนท้องถิ่นเข้าด้วยกัน แต่ยังคงให้กรุงเทพมหานครมีฐานะเป็นจังหวัด
3. ให้มีผู้ว่าราชการและรองผู้ว่าราชการกรุงเทพมหานคร เป็นข้าราชการการเมือง แต่งตั้งและถอดถอนโดยคณะรัฐมนตรี และให้มีสภากรุงเทพมหานคร ประกอบด้วยสมาชิกซึ่งราษฎรเลือกตั้ง เขตละหนึ่งคน และผู้ทรงคุณวุฒิ ซึ่งรัฐมนตรีว่าการกระทรวงมหาดไทยแต่งตั้ง มีจำนวนเท่ากับจำนวนเขตในกรุงเทพมหานคร
เมื่อวันที่ 14 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2518 ได้มีประกาศใช้พระราชบัญญัติระเบียบบริหารกรุงเทพมหานคร พ.ศ. 2518 ซึ่งมีผลให้ กรุงเทพมหานครมีฐานะเป็นราชการบริหารส่วนท้องถิ่นนครหลวง และให้แบ่งเขตพื้นที่ปกครองของกรุงเทพมหานครออกเป็นเขตและแขวงตามลำดับ มีผู้ว่าราชการกรุงเทพมหานคร 1 คน และรองผู้ว่าราชการกรุงเทพมหานคร อีก 4 คน ทั้งหมดมาจากการเลือกตั้ง และให้มีสมาชิกสภากรุงเทพมหานครมาจากการเลือกตั้งของประชาชนในเขตปกครอง เขตละ 1 คน ถ้าเขตใดมีประชาชนเกิน 150,000 คน สามารถเลือกจำนวนสมาชิกสภากรุงเทพมหานครเพิ่ม ได้อีก 1 คน
ครั้นต่อมา ในวันที่ 20 สิงหาคม 2528 ได้มีประกาศใช้้พระราชบัญญัติระเบียบบริหารกรุงเทพมหานคร พ.ศ. 2528 กำหนดการบริหารกรุงเทพมหานคร ให้เลือกผู้ว่าราชการกรุงเทพมหานครเพียงคนเดียว ส่วนรองผู้ว่าราชการกรุงเทพมหานคร อีก 4 คน ให้ผู้ว่าราชการกรุงเทพมหานครเป็นคนแต่งตั้ง นอกจากนี้ พระราชบัญญัติระเบียบบริหารกรุงเทพมหานคร พ.ศ. 2528 ยังได้มีบทบัญญัติเกี่ยวกับเรื่องสภาเขต ประชาชนเลือกตั้งเข้ามาเป็นตัวแทนสอดส่องดูแลการดำเนินงานของเขต เพื่อให้เกิดประโยชน์แก่ประชาชนอย่างน้อย เขตละ 7 คน
กรุงเทพมหานครในฐานะราชการบริหารส่วนท้องถิ่น เป็นหน่วยราชการที่ได้รับการกระจายอำนาจมาจากรัฐบาล ทำหน้าที่บริหารและบริการประชาชนภายในเขตพื้นที่การปกครองของกรุงเทพมหานครภายใต้อำนาจหน้าที่ที่กฎหมายกำหนด มีการจัดระเบียบบริหารราชการเหมือนหน่วยราชการทั่วไป
ในช่วงระยะ 60 ปี นับแต่การจัดตั้งเทศบาลนครกรุงเทพขึ้น เมื่อวันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2480 จนถึงกรุงเทพมหานครปัจจุบัน มีวิวัฒนาการของการจัดส่วนราชการของกรุงเทพมหานครมาเป็นลำดับ ดังนี้
- ส่วนราชการช่วงของเทศบาลนครกรุงเทพ (พ.ศ.2480 – 2500)
- ส่วนราชการกรุงเทพมหานครช่วงประกาศของคณะปฏิวัติ ฉบับที่ 335
- ส่วนราชการของกรุงเทพมหานครช่วงพระราชบัญญัติระเบียบบริหารราชการกรุงเทพมหานคร พ.ศ. 2518
- ส่วนราชการของกรุงเทพมหานครช่วงพระราชบัญญัติระเบียบบริหารราชการกรุงเทพมหานคร พ.ศ. 2528
- ส่วนราชการของกรุงเทพมหานครปัจจุบัน
ปลัดกรุงเทพมหานคร
- นายสาย หุตะเจริญ (1 มกราคม 2516 - 31 สิงหาคม 2516)
- คุณหญิงนันทกา สุประภาตะนันทน์ (1 กันยายน 2516-30 กันยายน 2521)
ผู้ว่าราชการกรุงเทพมหานคร
- นายชำนาญ ยุวบูรณ์ (1 มกราคม 2516 - 22 ตุลาคม 2516)
- นายอรรถ วิสูตรโยธาภิบาล (1พฤศจิกายน 2516 - 4 มิถุนายน 2517)
- นายศิริ สันตะบุตร (5 มิถุนายน 2517 - 13 มีนาคม 2518)
ปลัดกรุงเทพมหานคร
- คุณหญิงนันทกา สุประภาตะนันทน์ (1 กันยายน 2516-30 กันยายน 2521)
- นายธำรง พัฒนรัฐ (1 ตุลาคม 2521-7 มกราคม 2524)
- นายเด่น ภู่สุวรรณ (8 มกราคม 2524-30 กันยายน 2525)
- นายชลอ ธรรมศิริ (1 ตุลาคม 2525-30 กันยายน 2528)
ผู้ว่าราชการกรุงเทพมหานคร
- นายสาย หุตะเจริญ (29 เมษายน 2518-9 สิงหาคม 2518)
- นายธรรมนูญ เทียนเงิน (10 สิงหาคม 2518-29 เมษายน 2520)
- นายชลอ ธรรมศิริ (29 เมษายน 2520-14 พฤษภาคม 2522)
- นายเชาวน์วัศ สุดลาภา (24 กรกฎาคม 2522-15 เมษายน 2524)
- พลเรือเอก เทียม มกรานนท์ (28 เมษายน 2524-1 พฤศจิกายน 2527)
ปลัดกรุงเทพมหานคร
- ว่าที่ร้อยตรี เสมอใจ พุ่มพวง (1 ตุลาคม 2528-15 มิถุนายน 2530)
- ร้อยตรี ศรีสิทธิ์ วาสิกศิริ (16 มิถุนายน 2530-2 เมษายน 2532)
- นายตรี ภวภูตานนท์ิ (2 เมษายน 2532-22 มกราคม 2533) (23 มกราคม 2533- 30 กันยายน 2533)
- นายทองต่อ กล้วยไม้ ณ อยุธยา (1 ตุลาคม 2533- 30 กันยายน 2536)
- นายประเสริฐ สมะลาภา (1 ตุลาคม 2536 - 30 กันยายน 2543)
- ร.ต.ต.เกรียงศักดิ์ โลหะชาละ (1 ตุลาคม 2543 - 30 กันยายน 2545)
- คุณหญิงณฐนนท ทวีสิน (1 ตุลาคม 2545 - 30 กันยายน 2549)
- นายพงศ์ศักดิฐ์ เสมสันต์ (1 ตุลาคม 2549 - 5 กรกฎาคม 2553)
- นายเจริญรัตน์ ชุติกาญจน์ (2 สิงหาคม 2553 - 30 กันยายน 2555)
- นางนินนาท ชลิตานนท์ (1 ตุลาคม 2555 - 30 กันยายน 2557)
- นายสัญญา ชีนิมิตร (1 ตุลาคม 2557 - 30 กันยายน 2558)
- นายพีระพงษ์ สายเชื้อ (1 ตุลาคม 2558 - 30 กันยายน 2559)
- นายภัทรุตม์ ทรรทรานนท์ (1 ตุลาคม 2559 - 30 กันยายน 2561)
- นางศิลปสวย ระวีแสงสูรย์ (1 ตุลาคม 2561 - 30 กันยายน 2564)
- นายขจิต ชัชวานิชย์ (1 ตุลาคม 2564 - ปัจจุบัน)
ผู้ว่าราชการกรุงเทพมหานคร
- พลตรีจำลอง ศรีเมือง (ครั้งที่ 1 ระหว่าง 14 พฤศจิกายน 2528-14 พฤศจิกายน 2532 ครั้งที่ 2 ระหว่าง 7 มกราคม 2533-22 มกราคม 2535)
- ร.อ.กฤษฎา อรุณวงษ์ ณ อยุธยา (19 เมษายน 2535-18 เมษายน 2539)
- นายพิจิตต รัตตกุล (2 มิถุนายน 2539-2542)
- นายสมัคร สุนทรเวช (21 กรกฎาคม 2544-22 กรกฎาคม 2547)
- นายอภิรักษ์ โกษะโยธิน (29 สิงหาคม 2547-19 พฤศจิกายน 2551)
- ม.ร.ว.สุขุมพันธุ์ บริพัตร (ครั้งที่ 1 ระหว่าง 14 มกราคม 2552-10 มกราคม 2556) ครั้งที่ 2 วันที่ 29 มีนาคม 2556 - 18 ตุลาคม 2559)
- พลตำรวจเอกอัศวิน ขวัญเมือง (18 ตุลาคม 2559 - 24 มีนาคม 2565 )
- นายชัชชาติ สิทธิพันธุ์ (1 มิถุนายน 2565 - ปัจจุบัน)