ב-13 בדצמבר 1949 הכריזה ממשלת ישראל באופן רשמי כי ירושלים היא בירת המדינה, וזאת בתגובה להחלטת האומות המאוחדות שהעיר תבונאם. החלטה זו האיצה את מעבר משרדי הממשלה לעיר, וזה נעשה באופן חפוז והסתיים עד יולי 1950. משרד ראש הממשלה עבר לירושלים שלושה ימים לאחר ההכרזה (והשתמש בבניין המוסדות הלאומיים כמשכן זמני). הכנסת עברה לבית פרומין ב-26 בדצמבר 1949, אולם כבר ב-14 בדצמבר התכנסה לראשונה בירושלים על מנת להשביע את חיים ויצמן כנשיא המדינה.
הכשרת מערב ירושלים כעיר בירה.
מוסדות השלטון.
העברת משרדי הממשלה לירושלים דרשה התאמתם של מבני ציבור רבים לתפקודם כמשרדי ממשלה ומבני שלטון. עם זאת, ברור היה שתידרש בנייה נרחבת של מבני שלטון חדשים שיתאימו לניהולה של מדינה מודרנית.
בשנת 1951 החל האדריכל אריה שרון בתכנון קריית הממשלה בגבעת רם. על פי התכנון, הוקמה קריית עיר גנים, שבנייניה מרוחקים זה מזה וביניהם שטחים ירוקים ומגרשי חניה. המתכנן הראשי של המבנים היה האדריכל יוסף קלארווין, אשר תכנן שבעה בנייני ממשלה. בשל קשיי תקציב המבנה היחיד שהושלם עד שנת 1954 היה מבנה משרד האוצר. באמצע שנות ה-50 הושלמה בניית שני משרדי ממשלה נוספים בגבעת רם – משרד הפנים ומשרד ראש הממשלה,
מבנה מרכזי נוסף שהחל בנייתו בתקופה זו היה משכן הכנסת. בתחרות שנפתחה בשנת 1956 זכה האדריכל קלארווין בשנת 1957, ועבודות הבנייה החלו בשנת 1961 במימונו של הברון ג'יימס דה רוטשילד, והסתיימו בשנת 1966.
ב-1958 נחנך היכל שלמה - מושב הרבנות הראשית, אשר תוכנן אף הוא כמבנה שלטוני על ידי האדריכלים מאיר רובין ואלכסנדר פרידמן.
האתרים הממלכתיים.
ב-10 באוגוסט 1949 חוקקה הכנסת את חוק העלאת עצמותיו של הרצל. כעבור שלושה ימים יצאה משלחת רשמית מטעם המדינה למקום קבורתו של בנימין זאב הרצל בווינה שבאוסטריה על מנת להסדיר את העלאת עצמותיו ועצמות אחותו והוריו. ועדה מיוחדת אשר הוקמה על ידי ממשלת ישראל בחרה עוד קודם לכן, ב-7 בינואר 1949, את אתר הקבר, שנקרא על שמו (הר הרצל), ובכ"ב באב בנוכחות משמר כבוד ונציגי כל יישובי מדינת ישראל החדשה, בהתאם לצוואתו של הרצל, נערך הטקס הרשמי הראשון בעיר, אשר כלל הנחת אדמה שהובאה מכל אחד מהיישובים באתר הקבר. בסמוך הוחלט להקים את בית הקברות הצבאי על מורדותיו הצפוניים של הר הרצל, ובטקס שנערך במקום נקברו בו מאות חללי מלחמת העצמאות וביניהם חללי הקרב על גוש עציון.
בהיעדר גישה לעיר העתיקה ולכותל המערבי, בניגוד להסכמי שביתת הנשק אשר קבעו שתותר גישה כזו, האתר הקדוש ביותר בירושלים המערבית היה הר ציון, בו ממוקם קבר דוד המלך שמגגו ניתן היה לראות את הכותל המערבי. האתר הועבר לידי משרד הדתות והוקמה ועדה מיוחדת על מנת לטפל בהר. הוועדה הורתה על שיפוץ מבנה הקבר, והקבר כוסה בדגל ישראל ובפרוכת, וכן הוצבו עליו 22 כתרי תורה, כמספר מלכי בית דוד. בגג המבנה נבנה חדר עבור נשיא המדינה שנקרא "חדר הנשיא", ובסמוך הוקם מבנה ההנצחה הראשון לזכר השואה - מרתף השואה, אשר נחנך ביום הקדיש הכללי בינואר 1950. מיקום מרתף השואה נבחר בשל קרבתו לקבר דוד וסמיכותו היחסית לכותל המערבי, ולכן היה באותה עת המקום המקודש ביותר במדינת ישראל.
לקראת ביקורו של האפיפיור פאולוס השישי בשנת 1964 בירושלים נסלל "כביש האפיפיור", אשר קישר את הר ציון עם העיר המערבית.
בשנת 1953 הוחלט על הקמת יד ושם - רשות מחקר והנצחת השואה, והוחלט שהרשות תפעל מהר הרצל. בשנת 1959 הסתיימה בניית המבנים המרכזיים של יד ושם ובהם בניין המנהלה של המוסד, הספרייה, הארכיון ורחבת הזיכרון.
רפואה, אקדמיה ותרבות.
הגבולות החדשים שנוצרו דרשו בנייה של מוסדות חדשים. בנייה זו, אשר בוצעה על ידי עובדי סולל בונה, כללה התאמת מבנים רבים בעיר לשימושים חדשים. העובדה כי בניין בית החולים הדסה ומבני האוניברסיטה העברית נותרו מנותקים על הר הצופים דרשה התאמת מבנים חדשים עבור בית החולים והאוניברסיטה. מרפאות הדסה וחדרי האשפוז הועברו לבית החולים האנגלי, בית החולים הגרמני ולבית הספר לאחיות ששכן במנזר סן ג'וזף. מבנים אלה, שהיו ממוקמים ברחוב הנביאים היו סמוכים זה לזה ואפשרו תפעול יעיל של בית החולים. האוניברסיטה העברית התמקמה בבניין טרה סנטה, במנזר רטיסבון ובמבנים במגרש הרוסים אשר שימשו קודם לכן את שלטונות המנדט הבריטי. מספר התלמידים באוניברסיטה בשנת 1950 הגיע ל-2,000 תלמידים.
במקביל למשרדי הממשלה וסמוך להם, תכננו האדריכלים היינץ ראו, ריכרד קאופמן ויוסף קלארווין את קריית האוניברסיטה בגבעת רם. הקריה נחנכה בשנת 1954, עם השלמת בניית מספר מבני כיתות. בהמשך נבנו בניין הספרייה הלאומית בגבעת רם, ומבני הפקולטות למשפטים, לבוטניקה ולפיזיקה, בית הכנסת האוניברסיטאי ובית הספר התיכון ליד האוניברסיטה.
בשנת 1956 החלה בניית קריית בית החולים הדסה עין כרם, לפי תוכניתו של האדריכל יוסף נויפלד, וזו הסתיימה בשנת 1960. בית החולים נפתח בשנת 1961. בין השנים 1956–1961 נבנו גם מכון ון ליר (בנייתו הסתיימה בשנת 1965), האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים, ההיברו יוניון קולג' ובית החינוך על שם ארלוזורוב.
באותה תקופה נבנה בסמוך לקריית הממשלה מוזיאון ישראל. מבנה היכל הספר נבנה בין השנים 1962–1965 והיה ראשון ממבני המוזיאון. במקביל, הוקם גן הפסלים על שם בילי רוז. המוזיאון עצמו, אשר תוכנן על ידי אלפרד מנספלד ודורה גד נחנך בשנת 1965. תכנונו של תיאטרון ירושלים על ידי האדריכלים שולמית נדלר, מיכאל נדלר ושמואל ביקסון החל בשנת 1958, אולם אבן הפינה הונחה רק בשנת 1964 והמבנה הושלם רק בשנת 1971.
שלטון מקומי.
דניאל אוסטר, שכיהן כממלא-מקום ראש העירייה בשנותיו האחרונות של המנדט הבריטי, היה לראש העיר הראשון של בירת ישראל וכיהן בתפקידו עד 1950.
ב-14 בנובמבר 1950 נערכו בחירות מוניציפליות, ומועצת העיר הנבחרת הראשונה התכנסה ב-14 בנובמבר 1950. קשיים קואליציוניים הביאו לבחירת שלמה זלמן שרגאי, ממנהיגי תנועת הפועל המזרחי, כראש העיר, אולם הוא התפטר ב-22 באוגוסט 1952 ובמקומו נבחר יצחק קריב, שכיהן כראש העיר עד 3 באפריל 1955.
משברים פוליטיים רבים מנעו את תפקודה של עיריית ירושלים. בשל העדר התפקוד והקריסה המוניציפלית הוקמה באפריל 1955, בהוראת שר הפנים דאז ישראל בר יהודה, ועדה קרואה לעיר. בראש הוועדה עמד הממונה על מחוז ירושלים במשרד הפנים, ש. ב. ישעיה, והיא ניהלה את העיר עד ה-22 באוגוסט 1955. בעקבות בחירות שנערכו ב-26 ביולי נבחר גרשון אגרון לתפקיד ראש העיר, תפקיד אותו מילא עד פטירתו ב-2 בנובמבר 1959. לצדו פעל סגנו, מרדכי איש שלום.
לאחר פטירתו של ראש העיר גרשון אגרון בשלהי 1959, נערכו בחירות חדשות למועצת העיר. ב-15 בדצמבר התכנסה מועצת העיר ובחרה במרדכי איש שלום כראש עיריית ירושלים.
בשנת 1962 הוחלט על הקמת בניין חדש לעיריית ירושלים. בתחרות שנערכה הוחלט על בניית גורד שחקים עבור העירייה. ב-1965 נבחר טדי קולק לראשות העירייה, וזה עצר את התוכנית להעביר את העירייה ממשכנה ההיסטורי, ואולם האישורים לבניית גורד השחקים כבר ניתנו ובמקום נבנה מלון פלאזה אשר שינה את קו הרקיע של העיר.
כלכלה ותשתיות.
בעקבות ההכרזה על העיר כבירת המדינה, ועל מנת לאפשר את תפקודה של העיר כבירת המדינה, נחנך ב-7 בדצמבר 1948 "כביש הגבורה" שנועד להחליף את "דרך בורמה" הקשה למעבר. במקביל החלה הפעלה מחודשת של קו הרכבת לירושלים מתל אביב, והוקם "קו השילוח" – קו מים שנועד לספק 3,500 מ"ק מים לעיר במקום קווי המים שנותקו במלחמת העצמאות. קו מים נוסף שהונח זמן קצר לאחר מכן, בין קיבוץ חולדה לשער הגיא, ובניית תחנת שאיבה בכפר אוריה, אפשר הגדלת הזרמת המים לעיר לכמות של 15,000 מ”ק.
בשנה הראשונה לקום המדינה, ובתקופה שלפני כן, קיבלה העיר חשמל מתחנה מנדטורית. ב-1 במאי 1949, לאחר שממשלת ישראל רכשה הזיכיון, התאפשר חיבור העיר לרשת החשמל הארצית. כתוצאה, חל גידול באספקת הקוט"ש חשמל לעיר, ובתוך שנה זה עלה בכ-56%.
בראשית שנות ה-50 החלה בניית אזורי תעשייה בעיר, בשכונות רוממה ומקור ברוך. אזורי התעשייה הוקמו על ידי החברה הכלכלית למען ירושלים, מייסודה של הקרן הקיימת לישראל, הסוכנות היהודית, הסתדרות העובדים, הכשרת היישוב וקרן הציונים הכלליים. בשנת 1950 גדל מספר העובדים בעיר מ-10,000 ל-35,000 עובדים. גידול זה כלל כ-4,000 עולים חדשים, והיתרה – פקידים שעברו לעיר מתל אביב.
בעקבות החתימה על הסכמי שביתת הנשק, הגיעו תיירים יהודים רבים לעיר, ומלונות העיר שופצו ואף החלה בניית מלונות חדשים.
גידול האוכלוסייה הביא לדרישה למוסדות חינוך ודת חדשים. בשנת 1950 הוקמו בעיר ירושלים 13 בתי ספר יסודיים חדשים, בהם למדו למעלה מ-15 אלף תלמידים. בנוסף הוקמו בעיר חמישה בתי ספר תיכוניים, ושלושה סמינרים למורים ולגננות.
תוכניות האב לפיתוח העיר.
תוכנית האב החדשה של העיר המערבית (תוכנית ראו).
שטחה של העיר המערבית לאחר הסכמה שביתת הנשק בגבולותיה הזמניים היה 25,760 דונמים (לעומת 40,000 דונמים - שטח העיר לפני חלוקתה). בשנת 1952 נקבעו הגבולות המוניציפליים ושטחה של העיר גדל ל-37,000 דונמים.