הממשל הבריטי בנה בעיר שלושה מבני ממשל בלבד - בנין העירייה, בנין הדואר המרכזי והמבנה המרשים ביותר הוא ארמון הנציב. היישוב היהודי שראה בעיר את בירתו העתידה השקיע את כל מאודו בעיר וכך נבנו מוסדות חינוך תרבות ובריאות מתקדמים. כן הוקמו בשנות ה-20 במערב העיר ודרומה שכונות גנים יהודיות בתכנונו של האדריכל ומתכנן הערים ריכרד קאופמן. שכונות אלו היו מרווחות וירוקות. רחובותיהן הותאמו לטופוגרפיה הירושלמית, ונבנו בהן שדרות-גן. בשכונות נבנו בתים חד-קומתיים בעלי גינה, מה שהיווה חידוש בירושלים, שהייתה חסרה גינות פרטיות וגנים באותה תקופה. הנקודה הגבוהה ביותר בכל שכונה הייתה מיועדת להקמתו של מבנה ציבורי. שכונות הגנים סימלו לראשונה את פריצתן של השכונות היהודיות בירושלים הרחק מהעיר העתיקה ורחוב יפו, כאשר תושבי השכונות העדיפו את השקט, המרחב והירק על פני הקרבה למרכז העיר.
המוסלמים והנוצרים המקומיים, נשארו מרוכזים בעיקר בעיר העתיקה וסביבתה תוך שהם רואים בעיניים כלות את העיר משנה לחלוטין את אופייה. תסכול זה - בין היתר הביא לשורה של עימותים בין ערבים ליהודים שהלכו והחריפו עד המרד הערבי הגדול. התקופה ראתה גם את התגבשות הסכסוך בין הערבים-פלסטינים ליהודים וכניסתו לשלב סכסוך אלים שהדרדר למלחמה כוללת, כאשר ירושלים הפכה לשדה קרב מרכזי וציר מרכזי בסכסוך. ביום ה' באייר תש"ח, (14 במאי 1948) יצאה שיירה צבאית גדולה מארמון הנציב, מלווה במטוסי ספיטפייר של ה R.A.F ונעה על כביש ירושלים רמאללה לעבר שדה התעופה עטרות. בשיירה היו פקידים רמי דרג של המנדט ובראשם הנציב העליון הבריטי האחרון סר אלן קנינגהאם שעלה על מטוס נוסעים וטס לחיפה. שם עלה על ספינה וסיים את שלטון המנדט הבריטי על ארץ ישראל. בתום המנדט היו בירושלים כ 164,400 תושבים, רוב האוכלוסייה התגוררה בעיר החדשה ומיעוטה - כ 30,000 בתוך חומות העיר העתיקה. בתוך החומות, התמונה הדמוגרפית של רוב יהודי מוחלט התהפכה, ובעיר העתיקה התגוררו 24,000 מוסלמים, כ 27,000 נוצרים, וכ 1700 יהודים שהתגורו בצפיפות בתוך הרובע היהודי הקטן. בסיום פרק זה של ההיסטוריה, משעמד שלטון המנדט הבריטי לפני סיום, התחוללו ברחובות ירושלים קרבות מרים, מתוך הלהבות נולדה מדינת ישראל וירושלים הפכה לבירתה.
מלחמת העצמאות.
סיום המנדט הבריטי סימן את תחילת מלחמת העצמאות וירושלים הייתה שדה מערכה עיקרי. הצדדים הלוחמים - מצד אחד כוחות המגן של המדינה היהודית ומהצד השני לוחמים ערבים מקומיים וצבאות ערביים נלחמו על עמדות מפתח בעיר, ועל נקודות שולטות מחוץ לירושלים מתוך תקווה להשיג הכרעה אסטרטגית. כל צורות הלחימה המקובלות נוסו החל ממתקפות טרור, הרעשות ארטילריות, התקפות ישירות על ביצורים, מהלכי כיתור ומלחמת התשה.
מיום החלטת העצרת הכללית של האו"ם ב־29 בנובמבר 1947 ("כ"ט בנובמבר") על תוכנית החלוקה ועד לחודש מרץ 1948 התנהלו בירושלים קרבות המאפיינים בדרך כלל מלחמת אזרחים - התקפות טרור על מטרות אזרחיות בעיקר, הלוחמים הערבים ניסו לבודד גושי יישוב יהודים בעוד כוחות המגן הפעילו שיירות לפריצת ההסגר.
בחודש מרץ 1948 יצאו כוחות צה"ל למתקפה מאורגנת בסדרה של מבצעים שהגדול שבהם היה מבצע נחשון שמטרתם היה הסרת המצור מעל ירושלים. במקביל כבשו הכוחות העבריים שכונות וכפרים ערביים כמו ליפתא, קטמון, ודיר יאסין.
דוד בן-גוריון הכריז על הקמת מדינת ישראל ביום שישי, ה' באייר תש"ח, ה-14 במאי 1948, ערב ה-15 במאי, שבו על פי החלטת עצרת האו"ם הסתיים המנדט הבריטי על ארץ ישראל. מיד, ללא כל שהות, מתן ארכה או אולטימטום, פלשו חמישה צבאות של מדינות ערב ובהם הלגיון הערבי הירדני שהיה כוח צבאי מהמעולים במזרח התיכון ונלחם באזור ירושלים. כוחותיו תפסו את לטרון וחסמו את הדרך לירושלים. שלושה ניסיונות בקרבות עקובים מדם לכבוש את לטרון נכשלו, אך נכבש שטח דרכו נסללה דרך עוקפת לירושלים, היא דרך בורמה.
הרובע היהודי במלחמת העצמאות נשאר מנותק, וניסיונות פריצה אליו נכשלו. הר ציון נכבש על ידי כוחות ישראלים וממנו נעשתה פריצה נוספת לעבר הרובע היהודי שנכשלה. ב-28 במאי נכנע הרובע היהודי לתוקפיו, לאחר שנפלו רבים ממגיניו ותחמושתו אזלה. אנשי הרובע נפלו בשבי. הלגיון הערבי ניסה לפרוץ לירושלים המערבית, כבש את שכונת שייח' ג'ראח, אך נבלם מהתקדמות נוספת. קרבות עזים נערכו בקיבוץ רמת רחל, עם כוחות ירדניים ומצריים שהגיעו מחברון, במהלכם עבר הקיבוץ "מיד ליד", עד שלבסוף הוכרע הקרב והקיבוץ נשאר בידי כוחות ישראל.
ממשלת ישראל נקטה בצעד מדיני מכריע, כאשר ב-1 באוגוסט 1948, במהלך ההפוגה השנייה הכריזה רשמית על ירושלים כ"שטח מוחזק" ומינתה את ד"ר דב יוסף למושל הצבאי של ירושלים. בשלב זה, נתגבשה החזית סביב ובאזור ירושלים ושני הצדדים נכנסו למשא ומתן שהתנהל בפועל בין משה דיין, מפקד חטיבת עציוני, לבין מפקד הלגיון הערבי בירושלים במהלכם הוסכם על הפסקת אש שתכנס לתוקף ב-1 בדצמבר. עם תום המלחמה שרטטו משה דיין ועבדאללה א-תל את גבולות "הקו העירוני" שחילק את העיר לשניים.
העיר המחולקת.
מערב העיר.
לאחר מלחמת העצמאות סופחו לשטח העיר מספר כפרים ערביים שתושביהם עזבו אותם במהלכה - עין כרם, מלחה, ליפתא, דיר יאסין, בית מזמיל ושייח' באדר.
בין השנים 1948 ל-1967 נחצתה העיר ירושלים. הקו העירוני היה קו גבול בינלאומי, קטע של הקו הירוק באורך שבעה קילומטרים. קו זה חילק את העיר בין מזרח ירושלים שהייתה חלק מממלכת ירדן, לבין מערב ירושלים. משני צידי הקו פרסו הצדדים ביצורים ומכשולים, ובניינים שונים בעיר לאורך הקו שימשו כעמדות צבאיות.
ב-17 באוגוסט 1949 הועלו עצמות בנימין זאב הרצל לקבורה בירושלים. הכנסת עלתה לירושלים בדצמבר 1949, ועד מהרה התיישבה בבית פרומין שבמרכז העיר. האוניברסיטה העברית שנאלצה לעזוב את הר הצופים המנותק עברה לקמפוס חדש בגבעת רם. על פי הסכמי שביתת הנשק מ-1949, שיירה דו שבועית קישרה בין המובלעת המנותקת בהר הצופים לבין ירושלים המערבית.
ב-5 בדצמבר 1949 הכריז דוד בן-גוריון על ירושלים כעל בירת מדינת ישראל. ב-1965 נבחר טדי קולק לראשות העירייה. ב-30 באוגוסט 1966 נחנך משכן הכנסת החדש בגבעת רם. במשך 19 שנות השלטון הירדני על מזרח ירושלים, נמנעה לחלוטין גישה של ישראלים לעיר העתיקה, להר הבית ולכותל המערבי ואף הוגבלה גישת יהודים שאינם ישראלים למקום. ישראלים נהגו לתצפת מהר ציון שהיה סמוך לקו הגבול, אל עבר העיר העתיקה והר הבית, שהיו תחת שלטון ירדן.
מזרח העיר.
לאחר מלחמת העצמאות שלטה ישראל בחלקיה המערביים של העיר ירושלים (אזור מרבית השכונות היהודיות) ובאזור הר הצופים, ואילו ממלכת ירדן שלטה בעיר העתיקה ובשכונות המזרחיות של העיר, בהם גם הרובע היהודי אשר תושביו היהודים הועברו לישראל. יהודה ושומרון ומזרח ירושלים סופחו לממלכת ירדן והוחל עליהם החוק הירדני.
במהלך השלטון הירדני איבדה ירושלים המזרחית את מעמדה מתקופת המנדט כעיר מרכזית, והפכה לעיר-סְפר. על אף סעיף בהסכמי רודוס (1949) שהבטיח גישה חופשית למקומות הקדושים, מנע השלטון הירדני כניסת ישראלים למקומות הקדושים ליהודים.
מלחמת ששת הימים.
בבוקר יום 5 ביוני 1967 פתחו כוחות הלגיון הירדני בהרעשה ארטילרית על ירושלים המערבית, כתוצאה ממנה נהרגו 12 אזרחים בהם 2 ילדים, בנוסף נפגעו מההפגזה בית הנשיא משכן הכנסת וגן החיות התנ"כי. חיילי הלגיון הירדני השתלטו על מטה משקיפי האו"ם ששכן בארמון הנציב. מלך ירדן, חוסיין, שעד אותו בוקר היסס בשאלה האם להצטרף למלחמה נגד ישראל, הכריע בעד שיתוף הפעולה עם מצרים וסוריה, והחליט להעביר את צבאו לפיקוד מצרי. המלך הסתמך על ידיעות מצריות מוטעות, והשתכנע כי הקרב בסיני הוכרע לטובת הכוחות המצריים, ומכאן שיהיה זה לטובת האינטרסים הירדניים להיכנס למלחמה. עם זאת הוצבו לצבא הירדני מטרות מוגבלות בלבד, מתוך כוונה לבצע מחטפים מוצלחים בנקודות בעלות חשיבות אסטרטגית לאורך הקו העירוני.
הצד הישראלי הופתע מכניסתה של ירדן למלחמה. ישראל העבירה מסרים לירדן לפני המלחמה, בתקווה לשכנעה שלא להתערב בעימות, ולפי הערכת מטכ"ל צה"ל, פיקוד המרכז לא היה אמור כלל להשתתף בלחימה. עם תחילת הקרבות הסתבר שלפיקוד לא היו כוחות לביצוע מהלך התקפי. הלגיון הירדני הפגיז את העיר היהודית וכבש את ארמון הנציב. צה"ל באמצעות החטיבה הירושלמית, הדף את ההתקפה הירדנית, ופתח במתקפה לכיוון דרום, בכיבוש מוצב הפעמון ליד רמת רחל. מצפון התקדמה חטיבת הראל שכבשה את גבעת הרדאר, נבי סמואל ותל אל פול וניתקה את ירושלים המזרחית מרמאללה. חטיבה 55 כבשה את גבעת התחמושת, בקרב עקוב מדם והתקדמה לתוך העיר המזרחית.
יומיים אחר כך פרצה החטיבה לעיר העתיקה דרך שער האריות ממזרח. המח"ט, מוטה גור הודיע בקשר "הר הבית בידינו", והרב שלמה גורן תקע בשופר אל מול הכותל המערבי. עוד באותו החודש החליטה ממשלת ישראל להחיל את החוק הישראלי על מזרח ירושלים, ולתושביה הפלסטינים ניתן מעמד תושב קבע.
העיר המאוחדת.
בעקבות מלחמת ששת הימים השתלטה מדינת ישראל על מזרח ירושלים, וסיפחה את כל שטח העיר הירדנית (6.4 קמ"ר) וכן 64 קמ"ר משטחי הסביבה. שכונת המוגרבים שהכילה כמה מאות מבנים נהרסה ותושביה פונו. לאחר מכן, הוקמה במקום רחבת התפילה של הכותל המערבי. עם זאת, הממשל בהר הבית נותר בידי הווקף ותפילת יהודים בהר נאסרה על ידי מדינת ישראל וכן על ידי הוקף.