ต่อมาเมื่อถึงคราวเสียกรุงศรีอยุธยาใน พ.ศ. 2310 หลังการกอบกู้อิสรภาพจากพม่า สมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรีทรงสถาปนาเมืองธนบุรีศรีมหาสมุทรให้เป็นราชธานีแห่งใหม่ เมื่อวันที่ 3 ตุลาคม พ.ศ. 2313ครั้นสิ้นรัชกาลสมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรี ในวันที่ 6 เมษายน พ.ศ. 2325 สมเด็จเจ้าพระยามหากษัตริย์ศึกได้ขึ้นเสวยราชสมบัติ ทรงพระนามว่าพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราช ปฐมกษัตริย์แห่งราชวงศ์จักรี มีพระราชดำริว่า ฟากตะวันออกของกรุงธนบุรีมีชัยภูมิดีกว่าตะวันตก เพราะมีลำน้ำเป็นขอบเขตอยู่กว่าครึ่ง หากข้าศึกยกมาติดถึงชานพระนคร ก็จะต่อสู้ป้องกันได้ง่ายกว่าอยู่ข้างตะวันตก จึงโปรดเกล้าฯ ให้สร้างกรุงรัตนโกสินทร์ขึ้นทางฝั่งตะวันออกของแม่น้ำเจ้าพระยาให้เป็นราชธานีแห่งใหม่ โดยสืบทอดศิลปกรรมและสถาปัตยกรรมจากพระราชวังหลวงของกรุงศรีอยุธยา

พระองค์มีพระบรมราชโองการให้พระยาธรรมาธิกรณ์กับพระยาวิจิตรนาวี เป็นแม่กองคุมช่างและไพร่ไปวัดกะที่ดินเพื่อสร้างพระนครใหม่ในวันที่ 8 เมษายน พ.ศ. 2325 ทรงประกอบพิธียกเสาหลักเมือง เมื่อวันอาทิตย์ เดือน 6 ขึ้น 10 ค่ำ ย่ำรุ่งแล้ว 9 บาท (54 นาที) ปีขาล จ.ศ. 1144 จัตวาศก ตรงกับวันที่ 21 เมษายน พ.ศ. 2325 เวลา 6.54 น. และทรงประกอบพระราชพิธีปราบดาภิเษกในวันที่ 13 มิถุนายน พ.ศ. 2325

ต่อมาในรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงเปลี่ยนชื่อพระนครจาก บวรรัตนโกสินทร์ เป็น อมรรัตนโกสินทร์ และมีฐานะในการปกครองส่วนท้องถิ่นเป็น จังหวัดพระนคร

ในรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว โปรดเกล้าฯ ให้ตัดถนนใหม่ขึ้น ทรงดำริให้ตัดถนนเจริญกรุง เป็นถนนเส้นแรกในกรุงเทพมหานคร ก่อสร้างเมื่อวันที่ 5 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2404 และเปลี่ยนรูปแบบผังเมืองกรุงเทพมหานครเฉกเช่นอารยประเทศ เนื่องจากในสมัยนั้นสยามประเทศถูกคุกคามจากมหาอำนาจยุโรป และตรงจุดนี้เป็นหนึ่งในข้ออ้างที่มหาอำนาจนำมาใช้เพื่อแทรกแซงและคุกคามสยามประเทศ ภายหลัง ต่างชาติยุโรปเองได้ยอมรับกรุงเทพมหานครว่า เป็นหนึ่งในเมืองที่มีผังเมืองงดงามที่สุดในโลกในสมัยนั้น

ต่อมาเมื่อวันที่ 21 ธันวาคม พ.ศ. 2514 รัฐบาลจอมพลถนอม กิตติขจรได้รวม จังหวัดพระนคร และ จังหวัดธนบุรี เข้าด้วยกันเป็น นครหลวงกรุงเทพธนบุรี และภายหลังการปรับปรุงการปกครองใหม่เมื่อวันที่ 14 ธันวาคม พ.ศ. 2515 จึงได้เปลี่ยนเป็นชื่อเป็น กรุงเทพมหานคร แต่นิยมเรียกกันว่า กรุงเทพฯ

ในปี พ.ศ. 2554 กรุงเทพมหานครได้รับการประกาศจากองค์การการศึกษา วิทยาศาสตร์ และวัฒนธรรมแห่งสหประชาชาติ ให้เป็นเมืองหนังสือโลก หรือ World Book Capital ประจำปี พ.ศ. 2556 กรุงเทพมหานครติดอันดับที่ 102 เมืองน่าอยู่ของโลก จัดอันดับโดย The Economist Intelligence Unit

ชื่อ

คำว่า "กรุงเทพมหานคร" แปลว่า "พระนครอันกว้างใหญ่ดุจเทพนคร" มาจากชื่อเต็มว่า กรุงเทพมหานคร อมรรัตนโกสินทร์ มหินทรายุธยา มหาดิลกภพ นพรัตนราชธานีบูรีรมย์ อุดมราชนิเวศน์มหาสถาน อมรพิมานอวตารสถิต สักกะทัตติยวิษณุกรรมประสิทธิ์มีความหมายว่า "พระนครอันกว้างใหญ่ ดุจเทพนคร เป็นที่สถิตของพระแก้วมรกต เป็นมหานครที่ไม่มีใครรบชนะได้ มีความงามอันมั่นคง และเจริญยิ่ง เป็นเมืองหลวงที่บริบูรณ์ด้วยแก้วเก้าประการ น่ารื่นรมย์ยิ่ง มีพระราชนิเวศใหญ่โตมากมาย เป็นวิมานเทพที่ประทับของพระราชาผู้อวตารลงมา ซึ่งท้าวสักกเทวราชพระราชทานให้ พระวิษณุกรรมลงมาเนรมิตไว้"

โดยนามเดิมที่พระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราช โปรดเกล้าฯ พระราชทานในตอนแรกนั้น ใช้ชื่อว่า “กรุงรัตนโกสินทร์อินท์อโยธยา” ต่อมาในในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงแก้นามพระนครเป็น “กรุงเทพมหานคร บวรรัตนโกสินท์ มหินทอยุธยา” จนถึงรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงเปลี่ยนคำว่า บวร เป็น อมร เปลี่ยนคำว่า มหินทอยุธยา โดยวิธีการสนธิศัพท์เป็น มหินทรายุธยา และเติมสร้อยนามต่อ ทั้งเปลี่ยนการสะกดคำ สินท์ เป็น สินทร์ จนเป็นที่มาของชื่อเต็มของกรุงรัตนโกสินทร์ ข้างต้น

ชื่อทางการของกรุงเทพมหานครเมื่อถอดเป็นอักษรโรมัน คือ "Krung Thep Maha Nakhon" สำหรับต่างชาติ ชื่อ "Bangkok" มาจากการทัพศัพท์คำว่าบางกอกเป็นภาษาฝรั่งเศส โดยวิศวกรชาวฝรั่งเศสชื่อ เดอ ลามาร์ (De Lamar) ได้ก่อสร้างป้อมบางกอก ซึ่งเป็นป้อมดาวขนาดใหญ่ ปัจจุบันถูกแปรรูปเป็นโรงเรียนราชินี, มิวเซียมสยาม และบางส่วนของวัดโพธิ์ และปัจจุบันชาวต่างชาติยังคงใช้ชื่อนี้เป็นชื่อเรียกชื่อเมือง

กรุงเทพมหานครได้ชื่อว่าเมืองที่มีชื่อยาวที่สุดในโลกบันทึกไว้ในกินเนสส์บุ๊ก แปลความเป็นภาษาอังกฤษว่า "City of angels, great city of immortals, magnificent city of the nine gems, seat of the king, city of royal palaces, home of gods incarnate, erected by Visvakarman at Indra's behest."

ชื่อเต็มของกรุงเทพมหานคร เมื่อถอดเป็นอักษรโรมัน คือ "Krungthepmahanakhon Amonrattanakosin Mahintharayutthaya Mahadilokphop Noppharatratchathaniburirom Udomratchaniwetmahasathan Amonphimanawatansathit Sakkathattiyawitsanukamprasit"ซึ่งเป็นชื่อสถานที่ที่ยาวที่สุดในโลกและได้จดบันทึกไว้ในกินเนสบุ๊ค (169 ตัวอักษร)