Dependiendo de sus gobernantes, ha recibido con frecuencia diferentes nombres a lo largo del tiempo; entre los más comunes están Bizancio, Stamboul o Nueva Roma, este último un nombre más eclesiástico que oficial. Fue renombrada oficialmente como Estambul (su nombre actual) en 1930 mediante la Ley Turca de Servicio Postal, parte de las reformas nacionales impulsadas por Atatürk.
En el año 324 Constantino I el Grande, el emperador que refundaría la ciudad de Constantinopla, vence al co emperador romano Licinio (Flavio Valerio Licinio Liciniano 250–325), transformándose en el hombre más poderoso del Imperio Romano. En ese contexto decidió convertir la ciudad de Bizancio en la capital del Imperio, comenzando los trabajos para embellecer, recrear y proteger la ciudad. Para ello utilizó más de cuarenta mil trabajadores, la mayoría esclavos godos.
Después de seis años de trabajos, hacia el 11 de mayo de 330, y aún sin finalizar las obras —se terminaron en el 336— Constantino inauguró la ciudad mediante los ritos tradicionales, que duraron 40 días. La ciudad entonces contaba con unos 30.000 habitantes. Un siglo más tarde alcanzó medio millón, siendo la ciudad más grande del mundo; algunos autores, en determinados momentos de su historia, llegan a atribuirle hasta un millón.
Constantino no destruyó los templos existentes, ya que no persiguió a los paganos, es más, construyó nuevos templos para paganos y cristianos, especialmente influidos por estos últimos. Tal es así que durante su gobierno se abolió la crucifixión, las luchas entre gladiadores, se reguló el divorcio, dándose mayor protección legal a la mujer y se mantuvo una mayor austeridad sexual, según las costumbres que después se convertirían en cristianas. Además construyó iglesias como la de Santa Irene y la iglesia-mausoleo, donde fue enterrado el emperador. Constantino jamás se declaró religioso, sólo lo llegó a ser en el lecho de muerte, siendo bautizado por el arriano Eusebio de Nicomedia.
Nueva Roma fue embellecida a costa de otras ciudades del Imperio, cuyas mejores obras fueron saqueadas y trasladadas a la nueva capital. En el foro se colocó una columna donde se emplazó una estatua de Apolo a la que Constantino hizo quitar la cabeza para colocar una réplica de la suya. Se trasladaron mosaicos, esculturas, columnas, obeliscos, desde Alejandría, Éfeso y sobre todo desde Atenas. Constantino no reparó en gastos, pues quería levantar una capital universal.
También se dio gran importancia a la cultura. Constancio II creó la primera universidad del mundo al fundar, en el 340, la Universidad de Constantinopla, aunque luego fuera reformada por el emperador Teodosio II en 425. En ella se enseñaba Gramática, Retórica, Derecho, Filosofía, Matemática, Astronomía y Medicina. La universidad constaba de grandes salones de conferencias, donde enseñaban sus 31 profesores.
Al morir Constantino, la fragmentación del Imperio Romano era un hecho. Sin embargo, esto no se produciría hasta la muerte de uno de sus sucesores: Teodosio, quien en el año 395 dividió en dos el Imperio y cedió el mando de la parte occidental, con sede en Milán, a su hijo Honorio; y la parte oriental, con sede en Constantinopla, a su otro hijo, Arcadio, dando comienzo al Imperio Bizantino que, a diferencia de la parte occidental cuya decadencia fue cada vez mayor, se mantuvo pujante hasta el año 1453. A Teodosio se debe el foro de su nombre en la antigua Constantinopla.
En época del emperador Justiniano (527–565) se construyó el templo de Santa Sofía, donde sus arquitectos tuvieron que idear una cúpula para cubrir el amplio edificio de planta rectangular. Tan complejo fue el trabajo que la primera cúpula se derrumbó; la segunda es la que hoy se puede ver en el edificio. Justiniano también construyó la iglesia de los santos Sergio y Baco, entre los años 527 y 536 después de Cristo.
