סמוך להקמת המדינה הוקמו בתל אביב שתי זרועות הממשל העיקריות, הפרלמנט הזמני, הוא מועצת העם, והממשלה, היא מנהלת העם. 14 מתוך 37 חברי מועצת המדינה היו בירושלים הנצורה, וזו התכנסה בסך הכל ארבע פעמים בהרכב חסר. לעומת זאת, מנהלת העם התכנסה מדי יום בתל אביב. ב-14 במאי 1948 הוכרז בתל אביב על הקמת מדינת ישראל. ההכרזה הייתה במוזיאון תל אביב הישן בשדרות רוטשילד, שהיה במקור ביתו של ראש העיר מאיר דיזנגוף, וכיום שוכנים בו "בית התנ"ך" ו"מוזיאון היכל העצמאות". באותה עת הייתה ירושלים נצורה ומנותקת, ולפיכך בינתיים שימשה תל אביב כמושב השלטון ובה פעלו הממשלה והכנסת. ישיבות הכנסת הראשונות שנפתחו בירושלים הועברו לתל אביב אל בית האופרה הישן ברחוב הרברט סמואל, במקום בו שוכן היום מגדל האופרה. רק בסוף שנת 1949 הוכרזה ירושלים כבירת ישראל, והכנסת שבה אליה. במהלך כל המלחמה הייתה תל אביב מרכז הממשל, המרכז האדמיניסטרטיבי והמדיני של מדינת ישראל, ולמעשה שימשה כבירה דה פקטו.
שיכון פליטי שכונות הספר.
בדצמבר 1947 התלונן ועד לשכת המסחר תל אביב-יפו על פלישות לעסקים ומשרדים של פליטים מאזורי הספר של העיר (בעיקר מאזור הגבול העירוני בין תל אביב ליפו, ויהודים שהתגוררו בתוך יפו עצמה), ובינואר 1948 החליטה עיריית תל אביב להטיל מס חד פעמי לצורכי שיכון הפליטים. ועד מרץ 1948 כבר נרשמו 3480 משפחות פליטים בעיריית תל אביב. 1640 משפחות שוכנו על ידי העירייה בכפרים הערביים הנטושים ג'מוסין, סומייל ושייח' מוניס. בנוסף הוקמה שכונה חדשה לפליטים, שכונת רמת ישראל (הרחוב הראשי בשכונה נקרא על שמם "רחוב פליטי הספר").
המתקפות על העיר עם תחילת המלחמה.
בתחילת המלחמה חולקה תל אביב לשתי חזיתות:
עיריית תל אביב קבעה לוחית זיכרון על מטה חזית הדרום ברחוב דרך שלמה (אז - סלמה) מס' 60.
עם החלטת האו"ם על הקמת מדינת ישראל, החריפה הלוחמה העירונית בקו התפר שבין תל אביב ובנותיה לבין היישובים הערבים שמסביבן. אנשים נמלטו מהבתים ששכנו באזורי הספר, והתפתחה לוחמה עירונית בין שני הצדדים, שהתמקדה בשכונות הדרומיות של העיר, אך התפשטה גם לאזורים אחרים, במיוחד בצורת אש צלפים. יום לאחר ההחלטה, ב-30 בנובמבר 1947, נפל ההרוג הראשון, סוחר תל אביבי שנרצח ברחוב סלמה ביפו. ניסיונם של ראשי העיריות של תל אביב ושל יפו, ישראל רוקח ויוסוף הייכל, להביא להרגעת הרוחות, נכשל. המאבק לבש צורות שונות - אש צלפים מיררה את חיי העוברים ושבים בשתי הערים, מלחמת מכוניות תופת התפתחה בארץ כולה, ופורעים מאורגנים פשטו על שכונות הספר של תל אביב. המאבק על דרכי התחבורה אל העיר וממנה היה אף הוא מאבק מר שגבה קורבנות רבים.
אש צלפים.
מסגד חסן בק הפך לקן צלפים ומירר את חיי תושבי תל אביב. ירי הצלפים גבה עשרות הרוגים בחודשיה הראשונים של הלוחמה. בשבועיים הראשונים של הלחימה, עד 14 בדצמבר 1947, נהרגו 35 איש בתל אביב רק מירי הצלפים עד לכיבוש יפו נהרגו עוד עשרות רבות.
הקרב על שכונת התקווה.
שכונותיה הדרומיות של תל אביב, שכונת שפירא, שכונת עזרא ושכונת התקווה, היוו מוקד להתקפות מאורגנות. הכפר סלמה ממזרח לשכונת התקווה, היה מגדולי הכפרים בסביבה והתגוררו בו יותר מ-7,600 תושבים. ב-5 בדצמבר 1947 וב-6 נהרגו 3 אנשי הגנה בקרבות עם תושבי סלמה. ב-7 בדצמבר פוצץ בית בסלמה על ידי לוחמי ההגנה, והדבר גרר סערה בכפר ודרישה לפעולת נגד. חסן סלאמה, סגנו של עבד אל-קאדר אל-חוסייני תכנן מתקפה נגד שכונת התקווה מבעוד מועד, בגלל המבנה הטופוגרפי שהקנה לו יתרון. הוא תכנן הפגזת מרגמות והתקפת הטעייה שתמשוך את כוחות ההגנה למקום אחד, ואחר כך - הסתערות מחץ על שכונת "בית יעקב". הוא גייס לשם ההתקפה 400 לוחמים חמושים מלוד, רמלה ושכם. היה זה העימות הצבאי הגדול הראשון במלחמת העצמאות.
מפקדת ההגנה קיבלה התרעת מודיעין קיום המתקפה וגודל הכוח הלוחם אבל לא את מיקומה. ב-8 בדצמבר 1947 בשעה 19.00 החלה ההתקפה באש רובים ומקלעים עזה הסתערות של מאות לוחמים וכן של אנשי כפר סלמה. עקב תקלות נשק נסוגו המגינים, אנשי יחידת החי"מ. הערבים לא ניצלו את הצלחתם הראשונה להמשך ההתקפה, אלא החלו בשוד, ביזה והצתה. כ-30 בתי השכונה שהיו ברובם צריפים, הוצתו ושני יהודים נרצחו. כעבור כמה שעות הגיעה יחידת חי"ש למקום והצליחה לתפוס מחדש את בתי השכונה, תוך שהיא גורמת לעשרות הרוגים בקרב התוקפים. התבוסה פגעה קשה ביוקרתו של חסן סלמה. הוא לא ניסה אחר כך לתקוף יישובים יהודיים והפנה את מאמציו לפגיעה בתחבורה היהודית.
מכוניות תופת.
עם תחילת הלוחמה השתמשו שני הצדדים בפיצוץ מכוניות תופת כאמצעי להטלת אימה על הצד השני ולפגיעה במטרות איכות. בינואר 1948 ערכו האצ"ל והלח"י מספר ניסיונות לפגיעה ביפו באמצעי זה. לאחר מספר כישלונות, הצליחו אנשי הלח"י, ב-4 בינואר 1948, לפגוע בבניין הסראיה ביפו שבו שכנו משרדי הוועד הערבי הלאומי בעיר. בפיצוץ נהרגו 28 איש ועשרות נפצעו. אורי מילשטיין מספר שהפעולה הקדימה בכמה ימים פעולה דומה שתכננה ההגנה בניסיון לחסל מנהיגים ערבים, והביאה לביטולה. המתקפה עוררה בהלה רבה, והחישה את בואם של המתנדבים ממדינות ערב ליפו - אנשי צבא ההצלה של פאוזי קאוקג'י שהיו ברובם מתנדבים עיראקים ובוסנים.
המאבק על התחבורה.
התחבורה לתל אביב וממנה עמדה במוקד המתקפות הערביות בימיה הראשונים של המלחמה. הכפרים הערבים אבו כביר, א-ריש ויאזור חלשו על הדרכים היוצאות מתל אביב, וההגנה על הדרכים והנסיעה בהן גבתה קורבנות רבים באירועים כנפילת שבעת הנוטרים ב-22 בינואר 1948. בינואר 1948 נסללה דרך הביטחון, בתחילה בין שכונת התקווה ומקווה ישראל ולאחר מכן עד לאזור צומת בית דגן. דרך זו פתרה את הבעיה רק באופן חלקי. גם דרך הביטחון עמדה תחת מתקפה בלתי פוסקת, שהגיעה לשיאה בפרשת "היוצק". שני מוצבים של ההגנה ששמרו על דרך הביטחון, היו בית החרושת "היוצק" ובית חרושת סמוך לספירט. ב-29 בפברואר 1948 ערכו אנשי צבא בריטים "חיפוש" במוצבים אלו והחרימו את הנשק שנמצא שם. 11 אנשי ההגנה ששמרו על המוצבים נותרו בלתי חמושים, ושמונה מהם נטבחו על ידי המון ערבי זועם. בתקרית דומה, מספר ימים לאחר מכן, בבית הקרן הקיימת סמוך לבית דגן, הטילו הערבים מצור על חבורת אנשי ההגנה, אך הבריטים הצליחו לחלצם.
כיבוש אבו כביר ויאזור.
מערכה ממושכת הייתה עם שכונת אבו כביר שחלשה על דרום תל אביב ואש צלפים ממנה שתקה רחובות רבים בדרום העיר. בסוף שנת 1947 חיו באבו כביר ובשכונות הערביות הסמוכות לה כ-5,000 תושבים. מיד לאחר כ"ט בנובמבר 1947 החלו ערביי אבו כביר לרגום מכוניות יהודיות שעברו בכביש הראשי בדרכן לירושלים ולמושבות הדרום. ב-2 בדצמבר 1947 נרצח נהג יהודי שהגיע למקום. ההגנה הגיבה על האירוע ב-3 בדצמבר 1947 על ידי פיצוץ בית ערבי ששלט על רחוב הרצל. מאז ובמשך מספר חודשים ירו הערבים מאבו כביר על רחוב הרצל, שכונת שפירא ושכונת פלורנטין.
ב-13 בפברואר 1948 נערך "מבצע דוד" בו ארבע מחלקות של ההגנה התקיפו את אבו כביר מכיוונים שונים. בקרב נהרגו 3 לוחמי הגנה וכ-30 ערבים. חוסר היכולת לפרוץ את ביצורי הערבים באבו כביר הביאה את ישראל שחורי, לזמן את הנשק דוד ליבוביץ ולבקש ממנו לבנות מרגמה שתוכל להפגיז את האויב ולהמם אותו לפני פריצת הכוחות. לימים דבק במרגמה זו שם החיבה דוידקה. ב-13 במרץ 1948 נערך "מבצע מרכז" בו השתמשו כוחות ההגנה ב-3 מרגמות כדי להפגיז את אבו כביר. ההשפעה הפסיכולוגית של ההפגזה הייתה עצומה וכתוצאה מכך החלה בריחה תושבים מאבו כביר. ב-21 במרץ 1948 נערכה המתקפה האחרונה שכונתה "מבצע מרכז 2", שבה נהרס חלק גדול מהכפר, שחדל להוות איום צבאי.
היישוב יאזור מנה 4000 תושבים ערבים. ב-9 בדצמבר 1947 נזרקה פצצה לבית הקפה ביאזור ממכונית נוסעת נהוגה בידי אנשי אצ"ל. במהלך דצמבר 1947 היו תקריות של ירי מצד תושבי המקום על שיירות יהודיות ומתקפות נגד של אנשי אצ"ל ופלמ"ח. ב-22 בינואר 1948 עלה באזור טנדר שבו שבעה נוטרים על מוקש, חלקם נהרגו מפיצוץ המוקש והשאר לאחר שהמון הסתער עליהם (ראו נפילת שבעת הנוטרים). בתגובה לכך פגעו כוחות פלמ"ח בתחבורה הערבית ליפו והרגו 20 ערבים.
ב-20 בפברואר 1948, יצאו ממקווה ישראל כוחות ה"הגנה" והפלמ"ח ותקפו את מפקדת אנשי חסן סלאמה ביאזור. הפעולה תוכננה על ידי קצין המבצעים של הפלמ"ח, יצחק רבין, כפעולת תגמול ליום השלושים לרצח השבעה במטרה לשים קץ להתקפות החוזרות על השיירות ממתחם זה. קרב זה היווה ציון דרך במעבר ה"הגנה" ללחימה של צבא סדיר במלחמת העצמאות: זה הקרב הראשון בו תקפו כוחות ה"הגנה" עם שחר, והראשון בו נעשה שימוש בנשק מסייע כבד. עם סיום "מבצע חמץ" נטשו התושבים את יאזור ורובם ברחו למחנה הפליטים ברפיח. ב-30 באפריל 1948 נכנס לאזור כוח של חטיבת גבעתי.
כיבוש יפו ומבצע חמץ.
מצבה האסטרטגי של תל אביב במרץ 1948.
תוכנית ד' היא התוכנית שהוכנה על ידי ארגון "ההגנה" במרץ 1948. התוכנית נסחה את המעבר מאסטרטגיה הגנתית לאסטרטגיה התקפית וליצירת רצף טריטוריאלי יהודי, וכללה גם פעולות באזור תל אביב ויפו.
יפו הייתה חלק מהמדינה הערבית על פי תוכנית החלוקה, וההנחה של מפקדת "ההגנה" הייתה כי ניסיון לכיבושה יביא לסיבוכים בינלאומיים, וכן לעימות עם הבריטים שעדיין לא פינו לחלוטין את מחנותיהם באזור. כמו כן היה חשש ממתקפה ישירה על העיר, ורצון להשתמש בכוחות הדרושים לכך במקומות אחרים, בהם היו נחוצים יותר.