Des preuves archéologiques trouvées dans la région de l’actuelle Tokyo ont révélé que la zone était habitée par des tribus à l’âge de pierre. La ville actuelle a été fondée au 12e siècle et portait le nom d’Edo, qui signifie estuaire. En 1457, un château fut achevé à Edo, qui passa en 1590 à Ieyasu Tokugawa, le fondateur de la lignée des shoguns Tokugawa. Après que Tokugawa ait pris le titre de shogun en 1603, Edo est devenue la capitale du shogunat, bien que la capitale impériale soit restée Kyoto. Pendant cette période, la vie de la ville était dominée par le palais du shogun, les résidences des barons féodaux (ou daimyos), les marchands et les samouraïs. Le Japon a été pratiquement fermé à toute influence étrangère pendant les deux cent cinquante années suivantes.
Edo a subi de nombreux désastres, dont des centaines d’incendies, l’un des plus remarquables étant le grand incendie d’Edo (Edo Taika) de 1657, qui a fait environ 100 000 victimes. La raison de ces incendies constants était que toutes les maisons d’Edo étaient des machiyas ou des maisons de ville en bois. Parmi les autres catastrophes subies par Edo, citons l’éruption du mont Fuji en 1707, le grand tremblement de terre d’Edo en 1855 et d’autres tremblements de terre plus petits en 1703, 1782 et 1812.
La ville d’Edo a prospéré au cours des 17e et 18e siècles, mais la lutte pour le pouvoir entre le shogun et l’empereur a finalement diminué le pouvoir du shogunat et la fortune de la ville a décliné à son tour. Le shogun a cédé le château d’Edo aux forces impériales en 1868 et l’empereur Meiji a fait d’Edo sa capitale, lui donnant un nouveau nom, Tokyo, ou capitale orientale. La restauration Meiji a marqué le début d’une période de grande modernisation et de développement à Tokyo. Le système féodal est rapidement aboli au profit du système préfectoral.
En 1853, le commandant américain Matthew Perry débarque dans la baie de Tokyo à la tête d’une flotte de quatre navires de guerre en tant qu’envoyé du gouvernement américain ayant pour mission d’établir des relations diplomatiques et commerciales entre le Japon et les États-Unis. Perry revient à Tokyo l’année suivante, en 1854, à la tête d’une flotte plus importante qu’auparavant, et signe un traité diplomatique entre les chefs de gouvernement du Japon. L’année suivante, le Japon signera des traités diplomatiques avec d’autres pays d’Europe, marquant le début de l’influence de la culture occidentale dans le pays.
Vers la fin de l’année 1868, avec l’affaire du shogunat dans tout le Japon et le début de la restauration Meiji, l’empereur s’est installé dans le château d’Edo, le transformant en Palais impérial du Japon et établissant le même changement de nom d’Edo à Tokyo, « la capitale de l’est ». Cependant, l’empereur n’a pas rendu juridiquement contraignant le fait que Tokyo soit la nouvelle capitale du Japon, de sorte que la croyance populaire veut que Kyoto soit la capitale ou la co-capitale officielle du pays. En 1871, les Han ou fiefs ont été abolis, et des préfectures ont été officiellement créées, dont celle de Tokyo. L’année suivante, la préfecture s’est étendue pour devenir les 23 districts spéciaux qu’elle compte aujourd’hui.
En 1874, le département de la police métropolitaine de Tokyo a été créé, et dix ans plus tard, les premières étapes de la création d’un système ferroviaire pour la capitale ont été achevées. En 1923, un violent tremblement de terre a eu lieu et l’incendie qui a suivi a détruit près de la moitié de la ville et tué plus de 150 000 personnes.
En 1941, le Japon a attaqué la base navale américaine de Pearl Harbour, ce qui a amené la Seconde Guerre mondiale aux portes du Japon. Malgré des gains importants au début de la guerre, le Japon a finalement subi des pertes majeures et le bombardement de Tokyo en mars 1945 n’a fait que 10 morts, entre 80 000 et 100 000 personnes. Lorsque les Japonais se sont rendus aux forces alliées en 1945, la population de Tokyo était réduite de moitié par rapport à 1940, en raison du nombre de victimes des bombardements ou de la fuite de la population de la capitale. De septembre 1945 à avril 1952, date d’entrée en vigueur du traité de paix de San Francisco, le Japon a été gouverné et occupé par les alliés, dont les États-Unis étaient le principal acteur. En effet, la présence américaine à Tokyo a constitué une base importante pour le commandement et la logistique pendant la guerre de Corée. En vertu de la constitution japonaise d’après-guerre, le Japon n’est autorisé à disposer que d’une petite force militaire propre, strictement à des fins de défense.
Après la guerre, l’empereur a été dépouillé de son pouvoir politique et a été contraint d’admettre publiquement qu’il n’était pas un dieu vivant, une croyance entretenue par les adeptes du shintoïsme, la religion nationale, jusqu’à cette époque. Le maintien de la présence militaire américaine au Japon – qui comprend la base aérienne de Tokyo Yokota et un petit nombre de bases plus petites – reste important et constitue une question litigieuse pour de nombreux Japonais, d’autant plus que le personnel militaire américain bénéficie d’une quasi-immunité de poursuites de la part des autorités japonaises s’il commet un quelconque délit pendant son service au Japon.
Le premier Shinkansen, ou train à grande vitesse, le train le plus rapide du monde, a été inauguré en 1964, l’année même où Tokyo a accueilli les Jeux olympiques. Tokyo est enfin sortie du traumatisme de la Seconde Guerre mondiale et les Jeux olympiques ont contribué à faire du miracle économique qu’est le Japon le centre de l’attention du monde entier. Le boom de l’économie japonaise a commencé en 1986 et les prix des terrains à Tokyo ont explosé. En 1990, cependant, la bulle a commencé à éclater et de nombreux « Wage Men » (terme japonais), ou principaux soutiens de famille, ont subi la douloureuse humiliation de perdre leur emploi et de ne pas pouvoir subvenir aux besoins de leur famille dans les années 1990. La World City Expo devait se tenir à Tokyo en 1996, mais elle a été annulée à la suite des actions de la secte Aum Shinrikyo en mars 1995. Ils ont libéré du gaz sarin dans le métro de Tokyo, tuant douze personnes et en affectant des milliers. En 1999, Shintaro Ishihara, homme politique haut en couleur, dynamique et controversé, a été élu gouverneur de Tokyo, poste qu’il occupe toujours.