江户时代持续了将近260年，直到1868年明治维新，德川幕府统治瓦解，皇权复兴。天皇迁移到江户，将江户改名为东京，从此东京成为日本的首都。

在明治时期（1868-1912），日本开始热中于吸取西欧文明。封建领主的宅地里建起了大量由石头砖瓦结构的建筑物，主要城市的马路都由圆石所铺成。1869年，日本在东京和横滨之间开通了第一条电信线路，1872年第一辆蒸汽机车开始在新桥到横滨之间运行。西欧的发型取代了男人们传统的发髻，硬圆顶礼帽、高领和带有裙撑的裙子成为时尚高峰。1882年，日本第一个动物园在上野开放。1885年，政府采用了内阁制，伊藤博文成为日本第一任首相。随着1889年日本帝国宪法（明治宪法）的公布，日本建立起了一个现代民族国家的政治体系。

在大正时期（1912-1926），城市工作人口的数量增加了，城市居民的生活消费比重提高。并且，教育水平也得到改进，进入高等女子学校学习的女孩的数量增加了。表演性的艺术诸如戏剧和歌剧繁荣起来。

1923年9月，关东大地震使东京变成了废墟。由地震引起的大火把市中心夷为平地。据报道，死亡及行踪不明者超过14万人，30万栋房屋毁坏。地震之后规划了城市修复计划，但是由于工程花费超过了国家预算，只有一小部分得以实现。

关东大地震结束后不久，昭和时代在昏暗中拉开帷幕。即便如此，日本的第一条地铁于1927年在浅草和上野之间开通了。1928年首次举行全民众议院议员选举。1931年羽田的东京机场竣工，1941年东京港开港。到了1935年，东京居住的人数增长到636万，与纽约和伦敦的人口相匹敌。

然而1941年爆发的太平洋战争对东京产生了巨大的影响。为了适应战争需要，东京原来所存在的双重的行政机构东京府和东京市被取消。1943年，府和市合并形成东京都。因此，建立了都行政系统，并任命行政长官。在二战末期，东京被轰炸102次，最严重的空袭是在1945年3月10日，在这次空袭中，造成了生命和财产的巨大损失。1945年8月15日，日本接受了波茨坦公告中的条款，战争结束。经轰炸后东京的大部分成为废墟，到1945年10月，人口下降到349万，是1940年的一半。

1947年5月，日本的新宪法和地方自治法生效，通过公众投票安井诚一郎被选举为新体制下东京第一届都知事。同年8月开始了现在的23区制。

二十世纪五十年代是国家逐步恢复的一个时期。1953年开始放送电视，1956年日本加入联合国。尤其1950年朝鲜战争的爆发，特需景气使经济得以迅速繁荣起来。从而导致日本在二十世纪六十年代进入经济高速增长的时期。由于进行技术革新和引入新工业新技术，这一时期，人工合成纤维和电视机、电冰箱、洗衣机等家用电器开始进入大量生产时期，致使东京居民的日常生活发生了巨大的转变。1962年东京人口突破1000万。1964年，奥林匹克运动会在东京举行，新干线（高速列车）开始运行，首都高速公路开通，为东京今天的繁荣打下了基础。

进入二十世纪七十年代，高速经济增长的负面影响开始日益明显，国家开始被空气、水污染、高度的噪音污染等环境问题所困扰。1973年的石油危机使多年快速的经济成长开始出现停滞。

到了二十世纪八十年代，由于国际经济活动的增加以及信息社会的出现，东京在经济发展上迈上了一个新台阶。东京成为世界上屈指可数的大都市之一，并且还有很多引人自豪的魅力，如最尖端的技术、信息、文化和时装以及高度的公共安全。但是，这些快速的发展导致了一系列的城市问题，如环境水平下降、交通拥挤和救灾物资准备不足。1986年以后，土地和股票价格开始呈螺旋式的上升，这就是众所周知的“泡沫经济”现象。