İstanbul mimarisi
Osmanlı yapıları

Ana madde: Osmanlı mimarisi
Osmanlı İmparatorluğu, İstanbul'un fethinden bir yıl önce, İstanbul Boğazı'nın Anadolu yakasına 1394'te Anadolu Hisarı'nı ve karşı (Avrupa) kıyısına ise 1452'de Rumeli Hisarı'nı inşa ettiler. Uzun menzilli Balyemez (Faule Metze) toplarıyla donanmış bu kalelerin asıl amacı, İstanbul Boğazı'nın deniz trafiğini bloke ederek Karadeniz limanlarındaki Kefe, Sinop ve Amasra gibi Ceneviz kolonilerinden gelen destek gemilerini engellemek ve şehrin Türkler tarafından kuşatılması sırasında Bizanslılara yardımın önüne geçmekti.
Sultan II. Mehmed, şehrin Osmanlılar tarafından fethinden sonra Eyüp Sultan Camii, Fatih Camii, Topkapı Sarayı, Kapalıçarşı ve şehrin ana giriş kapısı Porta Aurea'yı (Altın Kapı) koruyan Yedikule gibi büyük yapıların inşasını da içeren geniş çaplı bir imar planı başlattı. II. Mehmed'i takip eden yüzyıllarda Süleymaniye Camii, Sultanahmet Camii, Yeni Camii ve daha pek çok önemli yapı inşa edildi.
Geleneksel olarak Osmanlı binaları süslü ahşaptan yapılmıştır. Sadece saray, cami gibi "devlet binaları" taştan yapılmıştır. 18. ve 19. yüzyıllardan başlayarak, ana yapı malzemesi olarak ahşabın yerini yavaş yavaş taş alırken, geleneksel Osmanlı mimari üslupları, Aynalıkavak Sarayı'nın (1677-1679) Barok tarzı iç mekanları, Nuruosmaniye Camii'nin (1748–1755, şehirdeki ilk Barok tarzı cami, aynı zamanda Barok çeşmesiyle de ünlüdür) ve Topkapı Sarayı'nın Harem bölümüne 18. yüzyıl Barok eklemeleri gibi yavaş yavaş Avrupa üslupları ile yer değiştirildi. 1839'da Osmanlı İmparatorluğu'nun Avrupalılaşma sürecini etkin bir şekilde başlatan Tanzimat reformlarının ardından, Neoklasik, Barok ve Rokoko üsluplarında veya üçünün bir arada olduğu yeni saraylar ve camiler inşa edildi, bunlara örnek Balyan ailesi tarafından tasarlanan ve yapılan Dolmabahçe Sarayı, Beylerbeyi Sarayı ve Büyük Mecidiye Camii'dir. Pertevniyal Valide Sultan Camii ve Yıldız Camii gibi Neogotik camiler bile inşa edildi. Okullar veya askeri kışlalar gibi büyük devlet binaları da çeşitli Avrupa tarzlarında inşa edildi.
19. yüzyılın başlarından itibaren İstiklal Caddesi'nin çevresi Avrupa'nın önde gelen devletlerine ait elçilik binalarıyla doldu ve caddenin iki yanında sıra sıra Avrupalı (çoğunlukla Neoklasik ve daha sonra Art Nouveau) üslupta binalar görünmeye başladı. İstanbul, özellikle 19. yüzyılın sonlarında ve 20. yüzyılın başlarında Art Nouveau hareketinin önemli bir merkezi haline geldi ve bu tarzdaki ünlü mimarlar Raimondo D'Aronco gibi şehirde ve Adalar üzerinde birçok saray ve konak inşa ettiler. Şehirdeki en önemli eserleri arasında Yıldız Sarayı kompleksinin birçok binası ve İstiklal Caddesi'ndeki Botter Apartmanı sayılabilir. Karaköy (Galata) Bankalar Caddesi üzerindeki ünlü Kamondo Merdivenleri de Art Nouveau mimarisinin güzel bir örneğidir. Diğer önemli örnekler ise Boğaz'ın Anadolu yakasındaki Hidiv Kasrı, Sirkeci'deki Flora Han ve Beyoğlu'nun Şişhane semtindeki Frej Apartmanı'dır.
Böylece 19. yüzyılın ortalarına gelindiğinde Haliç'in güney kesimi olan tarihî yarımada geleneksel olarak Osmanlı Türk görünümüne ve nüfusuna sahip olurken, Haliç'in kuzey kesimi hem mimari hem de demografik açıdan giderek daha fazla Avrupalılaşmıştır. Galata Köprüsü, İstanbul'un Avrupa yakasının doğu ve batı (güney ve kuzey) kısımları arasında bir bağlantı haline gelmişti.
Boğaziçi, Osmanlı döneminde bir sayfiye yeri olarak görülmüş ve geleneksel ahşap yalılar ve köşkler, zengin Osmanlı seçkinlerinin tercihi olmuştur. Gelişimin çoğu, 1783'te inşa edilen Sadullah Paşa Yalısı ile en iyi temsil edilen bir dönem olan Lale Devri'nde gerçekleşti. Ayakta kalan en eski yalı, Boğaz'ın Asya kıyılarında Anadoluhisarı'nın biraz kuzeyinde bulunan ve 1699 tarihli Köprülü Amcazade Hacı Hüseyin Paşa'nın yalısıdır. Deniz kıyısındaki ahşap köşkler, 19. yüzyılın ortalarına kadar temel mimari ilkelerini korumuş, özellikle Birinci Meşrutiyet döneminde yavaş yavaş yerini daha az alev alan tuğla evlere bırakmıştır. Yalıların gelişimi I. Dünya Savaşı'na kadar sürmüştür.
1856 yılında inşa edilen Dolmabahçe Sarayı, 1887–1909 yılları arasında 22 yıl Yıldız Sarayı'nın kullanılması dışında, 1856'dan 1922'ye kadar Osmanlı İmparatorluğu'nun ana idari merkezi olarak hizmet vermiştir.