早在西周初年（公元前 1046 年），周武王即封召公奭[shì]于燕，都城在今北京房山区琉璃河镇董家林村附近，遗址尚存。又封黄帝（一说帝尧）之后于蓟，在今北京西南广安门一带。后燕灭蓟，迁都于蓟城。

春秋战国时期为燕国。

秦在燕国故地设有广阳、上谷、渔阳、右北平、辽西、辽东六郡，其中前三郡与今北京市境相涉。

西汉实行郡县与分封王国侯国并行制，今北京地区分属上谷、渔阳和燕国（后改广阳国）。汉武帝在全国置十三州刺史部，幽州为其一。

东汉设有广阳郡、上谷郡、渔阳郡。东汉幽州刺史固定治所在蓟，成为一级行政区。

西晋至隋、唐、五代时期，或置燕国，或设燕郡，或设幽州等州，多有变化。

辽天会元年（938），升幽州为南京，又号燕京，建为陪都。

金于燕京置燕京路，沿用辽析津府。金贞元元年（1153），海陵王迁都燕京，改名中都，改析津府为大兴府，原燕京路改名中都路。

元至元元年（1264），改燕京路为中都路；九年（1272），命名新建都城为大都，中都路随之改名大都路。

明洪武元年（1368），改大都为北平，置北平府。永乐元年（1403），改北平为北京，改北平府为顺天府。永乐十九年（1421）迁都北京，以北京为京师，成为明朝首都。

清顺治元年（1644），定都北京，称京师，今北京地区属直隶省（顺天府、宣化府）。

民国初期，北洋政府仍以北京为都，顺天府仍属直隶省，所领州县一如清旧。1914年5月，顺天府划分为独立区域，不再属直隶省管辖，同年10月，改顺天府为京兆地方，直隶于中央政府。1928年，国都南迁，改北京为北平，置北平特别市，这是北京正式建市之始。1930年，北平特别市降格为北平市，为河北省辖市。

1949年1月31日，北平和平解放。9月27日，北平改为北京，定为中华人民共和国首都。1950年4月，北京市所辖20个区合并调整为16个区。随后，区名更改、撤销、合并、新置，多有变化。1956年至1958年，将河北省昌平、良乡、房山、大兴、通县、顺义、怀柔、密云、平谷、延庆等县划归北京市，至此形成今北京市行政区域。

1960年后，区县建制、名称多有变化。2015年11月，密云和延庆撤县设区，形成现在16个区的行政建置。