Ընդունված է համարել, որ Ստամբուլի պատմությունը սկսվել է մ.թ.ա. 660 թվականին[44], երբ Մեգարայի հույն գաղթականները Բոսֆորի եվրոպական ափին հիմնադրեցին Բյուզանդիոնը։ Նորաբնակները կառուցեցին ակրոպոլիս՝ Ոսկեղջյուրի ափին գտնվող թրակիական բնակավայրի հարակից հատվածում։ Նպատակը նորակառույց քաղաքի տնտեսությանը զարկ տալն էր[45]։ Մ.թ.ա. 5-րդ դարի վերջին քաղաքը մի կարճ ժամանակահատված եղել է պարսկական տիրապետության ներքո, սակայն հույները Հույն-պարսկական պատերազմների ժամանակ կարողացան ետ գրավել այն[46]։ Բյուզանդիումը շարունակեց մնալ Աթենական ծովային միության և դրա իրավահաջորդ Աթենական երկրորդ կայսրության մասը։ Քաղաքը մշտապես կռվախնձոր է դարձել հունական խոշոր քաղաք- պետությունների համար։ Բյուզանդիոնի համար մշտապես պայքարել են Աթենքը և Սպարտան։ Մ․թ․ա․ 74 թվականին քաղաքը անցել է Հռոմեական Հանրապետության կազմը, ինչի արդյունքում քաղաքի մոտակա տարածքներում մոտ 200 տարի խաղաղություն էր տիրում։ Բյուզանդիոնը իր անկախությունը ձեռք է բերել մ.թ.ա. 355 թվականին[47]։ Երկար ժամանակ լինելով հռոմեացիների դաշնակիցը՝ Բյուզանդիոնը 73 թվականին միացավ Հռոմեական կայսրությանը[48]։ Բյուզանդիոնի որոշումը միանալու հռոմեացի ուզուրպատոր Պեսցինիոս Նիգերիոսին պայքարելու կայսր Սեպտիմիուս Սևերուսի դեմ, թանկ արժեցավ քաղաքի համար։ 195 թվականին, երբ քաղաքը անձնատուր եղավ, երկու տարի տևած պաշարման արդյունքում այն լրիվ դատարկվել էր[49]։ Հինգ տարի անց Սևերուսն սկսեց վերակառուցել Բյուզանդիոնը, և քաղաքը վերականգնեց, իսկ որոշ պատմաբանների կարծիքով էլ վերագտավ, իր երբեմնի փառքը և հեղինակությունը[50]։