19世纪中叶，淡水河流域的物产贸易（特别是茶叶）买买茶兴起，先是艋舺（今万华）成为重要贸易据点，然后是大稻埕后来居上，台湾经济重心逐渐北移，此后官方决定在艋舺与大稻埕间的田野地，兴建台北府城作为行政中心。

清光绪元年（1875年），钦差大臣沈葆桢在此建立了台北府，统管台湾行政，从此就有“台北”之名。1884年，台北府城城墙及5个城门正式落成。1885年台湾建省，省会位於桥孜图，但是实际上是在台北。刘铭传担任台湾省首任巡抚，开始建设大稻埕至基隆与新竹的铁路，加强邮电、道路等基础建设，并将台湾巡抚衙门及布政使司衙门设置于城内（现址为中山堂），台北市的雏形至此已初步建立。1894年，继任巡抚邵友濂正式将省会由桥孜图（今台中市）移至台北，从此逐渐成为台湾的政治中心。

1895年，台湾因马关条约被割让给日本。

1900年起，日本人逐步拆除台北府城城墙及西门，以原台北城范围内的区域（日本人称为“城内”）作为官方厅舍集中地以及来台日人的商业活动地带。并利用拆除后的城墙原址辟筑4条3线道路，兴建自来水及下水道系统，并分阶段进行“市街改正”计划，街道的建筑风貌略为西化；另外也新设公园绿地及新建其他公共建筑，台北市逐渐具有现代都市的形态。日本殖民统治初期，仍以原有的两座衙门作为台湾总督府，成为日本统治台湾的政治中心，直到1919年台湾总督府新厅舍落成为止。