Perioada Edo a început când Tokugawa Ieyasu a devenit shogun în 1603, iar orașul s-a dezvoltat rapid sub succesorii săi. Construcția Castelului Edo, inclusiv a turnului principal, a fost în cele din urmă finalizată în 1637. În 1657, Marele incendiu de la Meireki a distrus o mare parte din cartierul de lumini roșii Yoshiwara, Asakusa și Castelul Edo. Au murit 100.000 de oameni.
În 1701, în palatul shogunului, Asano Naganori și-a scos sabia și l-a tăiat pe Kira Yoshinaka, maestrul de protocol de cel mai înalt rang. Asano a fost obligat imediat să facă seppuku. La sfârșitul anului următor, cei 47 de servitori fără stăpân ai săi au răzbunat moartea maestrului lor atacându-l și decapitându-l pe Kira la reședința sa din Ryogoku. Această poveste de loialitate a devenit în curând un clasic atemporal cunoscut sub numele de Chushingura.
Era bakumatsu a cunoscut o creștere a activității politice. În 1860, Ii Naosuke, care era în favoarea deschiderii Japoniei către Occident, a fost asasinat de samuraii rebeli anti-străini. 1867 Ultimul shogun al Japoniei, Tokugawa Yoshinobu, a predat puterea împăratului în 1867 și a fugit din Edo în 1868, în urma înfrângerii militare de către puternicele puteri provinciale care căutau să obțină puterea în numele împăratului.
După 263 de ani, shogunatul a fost răsturnat sub stindardul restabilirii dominației imperiale. În 1869, figura emblematică a împăratului Meiji, în vârstă de 17 ani, s-a mutat la Edo, care a fost redenumit „Tokyo” („Capitala de Est”) cu un an înainte. Tokyo era deja centrul politic, economic și cultural al națiunii, iar reședința împăratului l-a transformat de facto și în capitală imperială, fostul castel Edo devenind Palatul Imperial. Orașul Tokyo a fost înființat și a continuat să fie capitală până când a fost desființat ca municipalitate în 1943 și a fuzionat cu „Prefectura Metropolitană” din Tokyo.
.