Az Edo-korszak akkor kezdődött, amikor Tokugawa Ieyasu 1603-ban sógun lett, és utódai alatt a város gyorsan fejlődött. Az edói vár építése, beleértve a főtornyot is, végül 1637-ben fejeződött be. 1657-ben a Meireki nagy tűzvész elpusztította a Yoshiwara vöröslámpás negyed, Asakusa és az Edói vár nagy részét. 100 000 ember halt meg.
1701-ben, a sógun palotájában Asano Naganori kardot rántott, és levágta Kira Yoshinakát, a legmagasabb rangú protokollmestert. Asano azonnal szeppukura kényszerült. A következő év végén 47 gazdátlan csatlósa megbosszulta mesterük halálát azzal, hogy megtámadta és lefejezte Kirát a ryogokui rezidenciáján. Ez a hűségről szóló történet hamarosan időtlen klasszikussá vált, amelyet Csushingura néven ismerünk.
A bakumatsu-korszakban megnőtt a politikai aktivitás. 1860-ban Ii Naosukét, aki Japán Nyugat felé való megnyitását támogatta, idegenellenes lázadó szamurájok meggyilkolták. 1867 Japán utolsó sógunja, Tokugawa Yoshinobu 1867-ben átadta a hatalmat a császárnak, és 1868-ban elmenekült Edóból, miután katonai vereséget szenvedett a császár nevében hatalomra törő hatalmas tartományi hatalmaktól.
263 év után a sógunátust a császári uralom helyreállításának zászlaja alatt megbuktatták. A 17 éves Meidzsi császár 1869-ben a 17 éves Meidzsi császár alakja Edóba költözött, amelyet az előző évben “Tokió”-ra (“keleti főváros”) kereszteltek át. Tokió már akkor is az ország politikai, gazdasági és kulturális központja volt, és a császári rezidenciával de facto császári fővárossá is vált, mivel az egykori edói vár a császári palota lett. Megalakult Tokió városa, és továbbra is főváros maradt, amíg 1943-ban meg nem szüntették mint önkormányzatot, és össze nem olvasztották Tokió “fővárosi prefektúrájával”.