江戸時代、甲州街道は江戸から甲府までの主要街道として整備されたが、第一の宿場の高井戸までは距離があり、旅人は難儀をしていた。そのうち、現在の新宿二丁目近辺に人家ができ、1625年（寛永2年）には住民の願いにより太宗寺門前の町屋ができ、これを内藤宿と呼ぶようになった。「宿」とはいっても、正規の「宿場」ではなく、甲州街道や成木街道（現：青梅街道）を利用する人馬が休憩所として利用していたので、そのように呼び習わすこととなったという。1697年（元禄10年）、甲州街道における新たな宿場の必要性や行楽地づくりを念頭に、当時の浅草安倍川町の名主であった喜兵衛ほか同志4人が5,600両の上納とともに宿場開設を願い出て、翌年、内藤家の中屋敷の一部を利用して宿場が開設され、内藤新宿と称される。ここから新宿の名が誕生した。なお、宿場開設を申し出た喜兵衛は高松喜六と名乗り、高松家は代々新宿の名主を務めた。
1698年に、信州高遠藩主内藤氏の下屋敷に甲州道中の宿駅として内藤新宿が設けられたのが「新宿」の始まりであるが、新宿と内藤氏とのつながりは、豊臣秀吉により後北条氏が滅ぼされ、徳川家康が江戸に入府する直前の1590年（天正18年）7月にさかのぼる。三河時代より徳川家康の小姓として仕えていた内藤清成は、家康の入府に先立ち後北条氏残党に対する警備のため、鉄砲隊を率いて甲州街道（国府道）と鎌倉街道が交差していた現在の新宿二丁目付近に陣を敷いた。この功が認められ、清成は付近一帯を拝領し中屋敷（現在の新宿御苑、上屋敷は神田小川町、下屋敷は下渋谷にあったとされる）を構えた。なお、清成が率いていた鉄砲隊は、1602年（慶長7年）に伊賀組鉄砲百人組として大久保に配置され、百人町の名のもととなっている。この拝領に際しては、家康が「馬一息で駆け巡るだけの範囲を与える」と伝えたため、清成は馬に乗り榎の大木を中心に東は四谷、西は代々木、南は千駄ヶ谷、北は大久保におよぶ範囲を駆け、その馬はついに倒れて、まもなく死んでしまったというエピソードがある。
新宿には、鎧神社（北新宿）や稲荷鬼王神社（歌舞伎町）など平将門伝承の地があり、1083年に源義家が後三年の役に際し建立した厳嶋神社（東新宿）などもみられるが、新宿周辺の地名が記録に残る最古の例は、1340年に江戸近江権守が足利義詮から預かった牛込である（牛込文書）。
新宿は洪積世に形成された武蔵野台地の東方に位置しており、新宿駅は淀橋台上にあり、標高は山の手で最も高く約44mであり、表層地盤も強い。西端には神田川が流れ、江戸時代には神田上水が開削された。また、近代以降の都市化により都心部では同心円状のヒートアイランド現象が生じているが、新宿御苑、新宿中央公園、戸山公園などの大規模な公園の園内外ではクールアイランドもみられる。
2003年7月に東京・渋谷の路上にて「日本にセグウェイを取り締まる法律は無い」として無許可でセグウェイのイベントを行った業者が道路交通法違反（自賠責保険違反・整備不良）で2004年4月に略式起訴され罰金50万円の判決を受け、セグウェイ本体は証拠物件として10ヶ月以上にわたり押収された。警視庁による検証でモーター出力が0.6kWを超えていることが確認され、道路交通法上セグウェイは「原動機付自転車」ではなく「普通自動二輪車」であると判断された。現行法では公道でこれら「自動車」が走行するためには、急制動できるブレーキや灯火装置などを装着して保安基準を満たし、車両登録を行ってナンバープレートを取得することが必要となる。しかしセグウェイにブレーキを取り付けて車輪を止めると転倒してしまうことから、現時点では保安基準を満たすことには無理があり、公道での走行は不可能とされた。2005年に陸運局でセグウェイの車両登録を尋ねた例では、保安部品の装備でナンバーの発行は不可能ではないといわれながらも、実際の登録には難色を示された模様。2010年に国土交通省へ問い合わせた例でも、保安部品がないことが公道禁止の理由とされている。2004年にはコンピュータ雑誌『週刊アスキー』上での神田敏晶のコラム連載で、「セグウェイで公道を走ったら捕まっちゃいました」という記事が掲載された。2005年11月11日、関西文化学術研究都市（奈良県生駒市）で実施された、奈良先端科学技術大学院大学らによる無線LANの電波強度マップの作成実験の際に、ロボット特区を活用し警察の許可を得た上で、日本で初めてセグウェイを公道で利用した。2008年11月20日、千葉県柏市で行われた交通イベント「柏の葉モビリティフォーラム」にて、柏の葉キャンパス駅前から千葉大学柏の葉キャンパス間の歩道約300メートルを、警察の許可を得た上で一般の来場者がセグウェイを体験した。2009年5月に新たな国内総代理店となったセグウェイジャパンは、歩道通行へ向けて横浜市へ特区申請を働きかける考えを明かした。2010年1月、茨城県つくば市が『搭乗型移動ロボット（人が乗って走行するロボット）』の実証実験特区（つくばモビリティロボット実験特区）の認定を内閣府から受け、同年10月3日から公道での通勤実験が開始された。2012年2月9日には観光ツアーの社会実験として、つくばエキスポセンターなど市内の観光名所を約9キロメートルにわたって巡る企画が実施されている。なおこの実験によりつくば市内でセグウェイに乗るためには、16歳以上で普通自動車免許か普通または大型の自動二輪車免許を所持していることが必須条件となっている。また、セグウェイツアーと称し、一般市民公募型の実証実験を毎月行っているが、競争率は10倍と高く、人気の高さを数字が物語っている。2015年7月、道路運送車両法の施行規則などの改正により、セグウェイは正式に「歩道等移動専用自動車」として小型特殊自動車に分類され、公道走行実験エリアの対象が全国に拡大された。これにより各地の運輸局と警察署で申請が受理される必要があるが、承認されれば全国の各地でセグウェイの公道走行実験が可能となる。