Období Edo začalo v roce 1603, kdy se šógunem stal Tokugawa Iejasu, a za jeho nástupců se město rychle rozvíjelo. Stavba hradu Edo včetně hlavní věže byla nakonec dokončena v roce 1637. V roce 1657 zničil velký požár Meireki velkou část čtvrti červených luceren Jošiwara, Asakusu a hrad Edo. Zahynulo 100 000 lidí.
V roce 1701 Asano Naganori v šógunově paláci vytáhl meč a podřízl Kiru Jošinaku, nejvýše postaveného mistra protokolu. Asano byl okamžitě donucen spáchat seppuku. Koncem následujícího roku pomstilo jeho 47 poddaných bez pána smrt svého pána tím, že na Kiru zaútočili a setnuli mu hlavu v jeho sídle v Rjógoku. Tento příběh o věrnosti se brzy stal nadčasovou klasikou známou jako Čušingura.
V éře bakumatsu došlo k nárůstu politické aktivity. V roce 1860 byl Ii Naosuke, který byl příznivcem otevření Japonska Západu, zavražděn protizahraničně naladěnými vzbouřenými samuraji. V roce 1867 se poslední japonský šógun Tokugawa Jošinobu vzdal v roce 1867 moci ve prospěch císaře a v roce 1868 uprchl z Eda po vojenské porážce od mocných provinčních sil usilujících o moc ve jménu císaře.
Po 263 letech byl šógunát svržen pod heslem obnovení císařské vlády. V roce 1869 se figurant sedmnáctiletý císař Meidži přestěhoval do Eda, které bylo rok předtím přejmenováno na „Tokio“ („východní hlavní město“). Tokio již bylo politickým, hospodářským a kulturním centrem země a díky císařově rezidenci se stalo de facto i císařským hlavním městem, přičemž bývalý hrad Edo se stal císařským palácem. Vzniklo město Tokio, které zůstalo hlavním městem až do roku 1943, kdy bylo jako obec zrušeno a sloučeno s „metropolitní prefekturou“ Tokio.