Cách đây khoảng 6 thế kỷ, dựa theo bản đồ thời Hồng Đức thì phần lớn xung quanh kinh thành khi ấy là nước. Hồ Hoàn Kiếm là một phân lưu sông Hồng chảy qua vị trí các phố ngày nay như Hàng Đào, Hai Bà Trưng, Lý Thường Kiệt, Hàng Chuối, tiếp đó, đổ ra nhánh chính của sông Hồng. Nơi rộng nhất của phân lưu này hình thành nên Hồ Hoàn Kiếm ngày nay.
Thời Lê Trung Hưng, thế kỷ 16, khi chúa Trịnh cho chỉnh trang Hoàng Thành Thăng Long, đồng thời, xây dựng phủ Chúa riêng nằm bên ngoài Hoàng Thành và trở thành một cơ quan trung ương thời bấy giờ với những công trình kiến trúc xa hoa như Lầu Ngũ Long nằm bên bờ Đông hồ Hoàn Kiếm, đình Tả Vọng trên đảo Ngọc Sơn. Năm 1728, Trịnh Giang cho đào hầm ở vị trí phía Nam hồ để xây dựng cung điện ngầm gọi là Thưởng Trì cung. Chúa Trịnh cho ngăn hồ lớn thành hổ Tả Vọng và Hữu Vọng. Hồ Hữu Vọng được dùng làm nơi duyệt quân thủy chiến của Triều đình. Đến đời Tự Đức (1847-1883), hồ Hữu Vọng được gọi là hồ Thủy Quân, còn hồ Tả Vọng chính là hồ Hoàn Kiếm. Từ năm 1884, nhà nước bảo hộ Pháp cho lấp hồ Thủy Quân để xây dựng, mở mang Hà Nội.
Hồ Gươm của Thăng Long thời Lê Trịnh giống như một thắng cảnh hơn là một hồ thành thị. Trải qua thăng trầm lịch sử, đến nay, còn có những di tích: Đền Ngọc Sơn, xây dựng trên Đảo Ngọc (xây năm 1842); Tháp Bút trên đồi đá Độc Tôn với chiều cao 28,9m (xây năm 1866); Cầu Thê Húc, nối từ Tháp Bút, đài Nghiên vào đền Ngọc Sơn; Tháp Rùa, xây trên đảo Rùa (năm 1877); Miếu thờ Lê Thái Tổ (phố Hàng Trống); Tháp Hòa Phong, chùa Báo Ân (xây dựng năm 1940); Đền Bà Kiệu (xây năm 1628); Đình Nam Hương (phố Hàng Trống, xây năm 1747); Đình Vũ Thạnh (thờ Tướng Khỏa Ba Sơn họ Đào, tướng thời Hai Bà Trưng, đền Vũ Thạnh, chùa Vũ Thạnh); Chùa Bà Đá (khởi dựng thời Lê Thánh Tông); Đền chùa Lý Quốc Sư (khởi dựng thế kỷ XII).
Nhà hát lớn Thành phố
Năm 1873, Pháp đánh chiếm Hà Nội và phải đến năm 1888, Hà Nội trở thành nhượng địa của Pháp và từ đây có sự chuyển biến lớn về tổ chức không gian kiến trúc cảnh quan cả Hà Nội nói chung và khu vực Hồ Gươm nói riêng. Đến thời Pháp thuộc, người Pháp đã xây dựng thành phố Hà Nội theo quan niệm của một đô thị phương Tây với phố, hệ thống hạ tầng, các công trình trọng điểm, không gian công cộng… Khu vực Hồ Gươm được xác định là khu chuyển tiếp giữa khu phố cổ phía Bắc với khu xay dựng mới hiện đại phía Nam, không gian kiến trúc cảnh quan xung quanh Hồ Gươm đã có nhiều biến động cả về hạ tầng kỹ thuật không gian xanh và công trình kiến trúc. Đến nay, còn hiện diện nhiều công trình như:
Nhà hát lớn Thành phố (1901-1911) theo phong cách kiến trúc cổ điển châu Âu, được xem là hình ảnh thu nhỏ nhưng có sáng tạo của Nhà hát Opera ở Paris. Thời kỳ này cũng xây dựng vườn hoa Ponbe (nay là Vườn hoa Lý Thái Tổ); Cuối thế kỷ XIX, mạng đường dạo và hàng cây ven hồ, mở rộng phố Tràng Thi, công trình Ngân hàng Đông Dương, Nhà Bưu điện, Dinh Thống sứ, Khách sạn Metropole; Từ đầu thế kỷ XX, xây dựng Sở canh nông, nay là Bưu điện quốc tế, Thư viện Hà Nội, Nhà triển lãm, Thủy tạ, Trụ sở báo Hà Nội mới, Công an quận Hoàn Kiếm ngày nay…Giai đoạn này, nhà ở của dân cũng được xây dựng với phong cách kiến trúc mới mà ngày nay còn hiện diện ở xung quanh hồ Gươm.
Hồ cũng trở thành tụ điểm giao thông vì các còn đường lớn đều tụ lại đây. Giao thông công cộng xuất hiện với tuyến xe điện bờ Hồ - Thụy Khuê tồn tại đến tận những năm 80. Hà Nội lúc đó đã trở thành một thành phố mang cấu trúc đô thị phương Tây, khác hẳn cấu trúc kiểu cụm làng Việt trước đó.
Từ giải phóng Thủ đô 1954 đến nay, khu vực Hồ Gươm đã trải qua 7 lần quy hoạch chung và luôn được xác định là trung tâm Thủ đô với định hướng cần được bảo tồn di sản, cảnh quan và phát huy giá trị. Từ năm 1961 đến nay, Hà Nội đã qua 4 lần điều chỉnh địa giới hành chính, đó là các năm 1961 và 1978 điều chỉnh mở rộng, năm 1991 điều chỉnh thu hẹp, nhưng đây là lần đầu tiên việc nghiên cứu mở rộng địa giới hành chính Thủ đô Hà Nội được tiến hành trên cơ sở đồ án quy hoạch chung Thủ đô Hà Nội và quy hoạch xây dựng Vùng Thủ đô. Ngày 1/8/2008, Thủ đô Hà Nội chính thức được mở rộng sau khi Quốc hội thông qua nghị quyết về điều chỉnh địa giới hành chính, sáp nhập tỉnh Hà Tây và một số khu vực thuộc tỉnh Hòa Bình, đưa diện tích của Hà Nội lên tới hơn 3.300 km2 và trở thành một trong số 17 thành phố, thủ đô có diện tích lớn nhất thế giới.
Theo đó thành phố Hà Nội mở rộng có diện tích tự nhiên 334.470,02ha (3.344,7002km2) và dân số là 6.232.940 người. Đây là bao gồm toàn bộ diện tích, dân số hiện tại của thành phố Hà Nội (cũ) và toàn bộ diện tích 219.341,11ha (2.193,4111km2) và dân số 2.568.007 người của tỉnh Hà Tây (sau khi đã tách xã Tân Đức huyện Ba Vì về tỉnh Phú Thọ), diện tích và dân số huyện Mê Linh (tỉnh Vĩnh Phúc), diện tích và dân số của 4 xã Đông Xuân, Tiến Xuân, Yên Bình, Yên Trung của huyện Lương Sơn (tỉnh Hòa Bình).
Sau khi có Nghị quyết số 15/2008/QH 12, ngày 29/5/2008 của Quốc hội và Nghị quyết số 19/NQ-CP, ngày 8/5/2009, của Chính phủ, thành phố Hà Nội có 29 đơn vị hành chính trực thuộc bao gồm: Các quận: Hoàn Kiếm, Ba Đình, Hai Bà Trưng, Đống Đa, Tây Hồ, Cầu Giấy, Hoàng Mai, Long Biên, Thanh Xuân, Hà Đông. Các huyện: Đông Anh, Từ Liêm, Sóc Sơn, Gia Lâm, Thanh Trì, Ba Vì, Chương Mỹ, Đan Phượng, Hoài Đức, Mỹ Đức, Phú Xuyên, Phúc Thọ, Quốc Oai, Thạch Thất, Thanh Oai, Thường Tín, Ứng Hòa, Mê Linh và thị xã Sơn Tây; có 577 đơn vị hành chính cấp xã (gồm 401 xã, 154 phường và 22 thị trấn).
