پس از آن که آقامحمدخان قاجار تهران را به عنوان پایتخت برگزید، دیوان دارالعماره را وسعت بخشید و عمارت خروجی را در ارک سلطنتی بنا نهاد.

شهر تهران در این زمان ۱۵۰۰۰ نفوس داشت که از میان آنها ۳۰۰۰ نفر سپاهی بودند و مساحت شهر ۵/۷ کیلومتر مربع بود که فقط نیمی از آن ساخته شده بود و کاخ و باغ‌های سلطنتی به تنهایی یک چهارم مساحت شهر را اشغال کرده بود و از طریق خیابان‌های کالسکه‌رو به دروازه‌های شهر منتقل می‌شد. در حالی که راه‌های دیگر تنگ و غالباً بن‌بست بود.


بدون هیچ تردیدی نخستین سازندة شهر تهران فتحعلی شاه است. این پادشاه که دستور تراشیدن تخت مرمر مشهور را داد. ارگ سلطنتی را با ساختن عمارت بادگیر و اندرونی آذین کرد. با احداث مساجدی چون مسجد شاه در بازار که ساختمان آن به سال ۱۲۵۶ ه.ق، به پایان رسید نیز مدرسه مروی و صدر، سر در بازار و دروازة شاه عبدالعظیم در جنوب شهر نخستین بناهای عمومی لازم ساخته شد و تهران شکل اولیه یک پایتخت را به خود گرفت.

فتحعلی شاه فرمان داد تا قصر فجر معروف را با شکل هرمی، باغ‌های مطبق خارج از حصار در سمت شمال و نیز کاخ نگارستان و لاله‌زار احداث شود که به حصار شهر نزدیکتر بودند. جمعیت تهران در این زمان سی هزار نفر سرشماری شده که دارای حدود سی مسجد و سیصد حمام بوده است. فتحعلی شاه در اواخر سلطنت خود تهران را به حال خود گذاشت و حس سازندگی را از دست داد و در واقع در این زمان هنوز ساختمان هیچ یک از مساجد بزرگ به پایان نرسیده بود.

در عصر سلطنت محمدشاه، شهر در خارج از حصار از طرف شمال که مبدأ آب‌های جاری از شمیران و دامنه‌های توچال بود به آرامی رو به توسعه نهاد. بزرگان و اعیان به تبعیت از شاه به احداث باغ‌های تفریحی و خانه دوم در خارج از حصار شهر در سمت شمال (محمدیه، عباس‌آباد) پرداختند.

نخستین وزیر محمدشاه، حاج میرزا، به دلیل عدم کفایت میزان آب قنات‌های قدیم دستور حفر قنات‌های تازه را صادر کرد و کانالی به طول ۴۲ کیلومتر برای گذراندن بخشی از آب‌های رودخانه کرج به سوی وصفنارد، یافت‌آباد و سپس تهران احداث کرد.

در تهران ساختمان مسجد حاجی رجال علی کار، اسناد محمدقلی، آغاز شد و در سال ۱۲۵۶ ه .ق، امامزاده اسماعیل در بازار ساخته شد. نخستین نقشه تهران در این دوران (۱۲۵۷ ه.ق) به توسط جهانگرد شرق شناس روسی برزین تهیه و به سال ۱۲۶۹ه.ق، در مسکو منتشر شد.

شهر در این نقشه فضای عمومی بازی نداشت. تقریباً فاقد بناهای بزرگ بود و تنها فضای باز آن میدانی کوچک به نام میدان شاه بود که بین بازار و ارک قرار داشت.

کاخ سلطنتی ارگ، در این زمان به عنوان شهری پیچیده درون شهر تهران باقی ماند و تا حصار شمالی پیش رفت که در آن دروازه‌ای به نام عضدالدوله ساخته بودند که امکان دسترسی مستقیم به شهر سلطنتی را فراهم می‌آورد.

ضلع جنوبی مسجد جمعه تهران و بازار بین این مسجد و مسجد شاه را که بین‌الحرمین می‌نامند از آثار دوران حکومت محمدشاه است. ناصرالدین شاه با بر چیدن حصار قدیم و احداث استحکامات تازه و ساختمان‌ها و راه‌های آمد و شد ضروری تهران را بسیار تغییر داد. ظرف چند سال از بناها بهتر نگهداری شد و تهران رنگ و رویی تازه یافت. توسط امیرکبیر دارالفنون، مدرسه آموزشی زبان‌های اروپایی و دروس فنی تأسیس شد و در سال ۱۲۸۴ ه.ق، هنگام افتتاح محدوده شهر تهران «دارالخلافه ناصری» نامیده شد و به صورت پایتختی واقعی درآمد. این زمان تهران تحت نفوذ تمدن غرب قرار گرفت و به دنبال آن نظام بوروکراسی بوجود آمد و اداره های حکومتی و دیوانخانه و سفارتخانه تأسیس شدند.

در این زمان اداره‌ای، به منظور رسیدگی به امور روشنایی و اوراق عمومیف در شهر تهران به دستور ناصرالدین شاه تأسیس گردید. پست خانه مبارک، اداره گمرک و راه‌آهن (ماشین دودی تهران - ری) تأسیس شد. ناصرالدین شاه عده‌ای را مأمور ساخت تا برای پایتخت محدوده و نقشه‌ای جدید در نظر بگیرند که براساس آن، اراضی جدید وارد محدوده تهران شد. وسعت شهر از شمال ۱۸۰۰ زرع و از جوانب دیگر هر کدام ۱۰۰۰ زرع وسعت پیدا کرد.

برج و باروی شاه طهماسب صفوی خراب شد و با خاک آن خندق‌های دور بارو را پر کردند و به تقلید از نقشه شهر پاریس، شهر تهران به شکل هشت ضلعی غیر متساوی‌الاضلاع درآمد و 12 دروازه به دور شهر احداث شد و دور تا دور آن را خندق کشیدند.

این دروازه‌ها در سال 1308 ه.ش، تخریب شد. ولی خاطره آنها در ذهن تهرانی‌ها تا امروز زنده مانده و برای نشان دادن محل کنونی آنها از نامشان استفاده می‌کنند. در شمال، دروازه یوسف‌آباد، دروازه دولت و دروازه شمیران؛ در شرق دروازه دوشان تپه. دروازه دولاب و دروازه خراسان؛ در غرب دروازه باغ شاه، دروازه قزوین و دروازه گمرک و در جنوب، دروازه شاه عبدالعظیم. دروازه غار و دروازه خانی‌آباد قرار داشته است.

در سال 1308ه.ق، عبدالغفار (نجم‌الملک) که نقشه شهر جدید غربی را پس از نقشه «کرشیش» استاد اتریشی مدرسه دارالفنون به عنوان آخرین شواهد وجود شهر اسلامی ترسیم کرده است. جمعیت تهران را ۲۵۰۰۰۰نفر اعلام می‌کند.

در نقشه عبدالفغار، ترتیبات جدید شهر بسیار مهم است. زیرا خیابان‌های مستقیم و کالسکه‌رو (لاله‌زار و علاءالدوله) در محله های جدید و ( امیریه و چراغ گاز) در محل حصار قدیم صفوی احداث شده بودند و همچنین در شمال ارک دو میدان مشق و توپخانه (جایی که بعدها وزارت‌خانه‌ها در آن تأسیس شدند) در شمال محله سلطنتی بوجود آمده بود. این میادین به سرعت به شلوغ‌ترین نقطه شهر تبدیل شدند. نمایندگی‌های خارجی در این محله ها ی پردرخت (محله دولت) در بالای خیابان علاءالدوله که بعدها خیابان امین سلطان، خیابان سفارتخانه و سپس خیابان فردوسی می‌شود، به سرعت مستقر می‌شوند. اما طلب شهر هنوز همان بازار قدیمی است که مدخل آن همچنان در جنوب ارک قرار دارد.

معظم‌ترین بناها در آن زمان مسجد و مدرسه سپهسالار (میرزا حسین‌خان) بوده که در جوار کاخ بهارستان یا مجلس شورای ملی ساخته شده است.

کاخ های سلطنتی یا خصوصی تنها بناهای زیبای شهر هستند.

عشرت‌آباد در شمال، شمس‌العماره در ارک، کاخ‌های صاحبقرانیه، قصر یاقوت، قصر فیروزه و دوشان تپه در خارج از حصار شهر.

قصر قاجار که در عصر فتحعلی شاه ساخته شده بود در آن هنگام رو به ویرانی نهاده بود. بازار با مساجد متعدد، تکیه‌ها، امامزاده‌ها و کاروانسراها همچنان قلب اقتصادی و اجتماعی شهر بود در حالی که مرکز سیاسی در ارک قرار داشت.

در جنوب محله میدان ارک که از کمی پیش درختکاری و به حوضی مزین شده بود و در آن زمان و آغاز قرن بیستم «میدان شاه» نامیده می‌شد. مسجد خلل‌السلطان جای خود را به تکیه دولت معروف می‌دهد. در شمال خیابان جدید اندرونی، در سال ۱۲۹۵ ه.ق، خیابان زیبای الماسیه را می‌کشند که از بین اسلحه خانه جدید و مدرسه دارالفنون می‌گذرد و به طرف دروازه دولت سابق و میدان توپخانه میرود و در جنوب به باب‌همایون منتهی می‌شود. در این دوران برخی تجهیزات عمومی نظیر واگن اسبی، ماشین‌دودی، روشنایی گاز و نیروی برق در شهر پدیدار شد.

در آغاز قرن بیستم، تهران به صورت بزرگترین شهر ایران درآمده بود، اما هنوز پایتختی بسیار معمولی بود که ۲۵۰۰۰۰ هزار نفر جمعیت داشت. در عهد آخرین سلاطین قاجاریه، شهر تغییر مهم دیگری نکرد.