Dopo aver preso il controllo di tutte le rotte attraverso le quali i bizantini potevano ricevere sostegno straniero, gli ottomani si assicurarono che i genovesi, che avevano il controllo della Torre di Galata, rimanessero neutrali. Dopo tutti questi preparativi, l'esercito ottomano sferrò un temibile attacco sia via terra che via mare. I turchi attaccarono la città da tutti i lati e distrussero tutte le difese bizantine. Intorno a mezzogiorno del 29 maggio 1453, Fatih Sultan Mehmed entrò in città attraverso la porta di Topkapi e fece immediatamente visita ad Ayasofya. La conquista di Istanbul ha cambiato la storia del mondo. L'ordine fu restituito a Istanbul subito dopo la conquista. È stato subito annunciato che gli abitanti della città avrebbero potuto continuare a praticare la propria religione e le proprie tradizioni senza interferenze. Il sultano Mehmed, che dopo la conquista assunse il titolo di “Conquistatore” (Fatih), ordinò che la comunità greca scegliesse un capo per il Patriarcato greco ortodosso, che all'epoca era senza patriarca. La comunità ebraica della città, di cui era stato notato il comportamento positivo durante la conquista, mantenne il diritto di mantenere le proprie sinagoghe.
Inoltre, è stato nominato un luogo di culto per la comunità turco-ebraica Karayim nel sito della Moschea Arpacılar. Istanbul era diventata una città mondiale, contenente un mosaico di diverse religioni. La prima azione di Fatih Sultan Mehmed dopo la guerra fu quella di iniziare la riparazione delle aree danneggiate della città. Il primo grande intervento di ricostruzione riguardò il ripristino delle mura della città, gravemente danneggiate durante la conquista. Man mano che proseguivano i lavori di ricostruzione della città, si formarono anche diverse nuove zone di insediamento. Inoltre, le proprietà che erano state abbandonate furono date a coloro che avevano prestato servizio nella conquista.
Per aumentare la popolazione musulmana nella città, i musulmani che vivevano in Anatolia e Rumeli furono incoraggiati a migrare a Istanbul. Quando ciò non bastò, fu inviato alle province dell'impero un decreto sultanico che imponeva che un certo numero di persone di ogni ceto si trasferissero a Istanbul. In città furono portati anche cristiani ed ebrei provenienti da diverse regioni, dove si stabilirono in diversi quartieri specifici. Verso la fine del 1457, un grande incendio nell'ex capitale ottomana di Edirne provocò l'arrivo di nuovi migranti a Istanbul. Nel 1459 la città fu divisa in quattro distretti amministrativi, ciascuno con caratteristiche demografiche uniche. Nel giro di cinquant'anni dalla conquista, Istanbul era diventata la città più grande d'Europa. Sebbene Istanbul fosse entrata nel XV secolo come una grande città, subì danni significativi nel terremoto del 14 luglio 1509, noto come il “Giorno del Giudizio Minore”. Le scosse di assestamento del terremoto continuarono per quarantacinque giorni e, in totale, migliaia di edifici nella città crollarono. Nel 1510, il sultano Bayezid II impiegò circa ottantamila persone per ricostruire nuovamente la città.
L'ascesa di Istanbul durante il regno di Solimano il legislatore
Nel corso della storia dell'Impero Ottomano e sotto l'amministrazione di ogni sultano, Istanbul rimase la prima città privilegiata dell'impero. Nuove opere e monumenti si aggiungevano continuamente alla città, e i monumenti storici di ogni epoca e popolo venivano tutelati con cura. In particolare, il periodo di quarantasei anni tra il 1520 e il 1566, quando il sultano Solimano il Legislatore fu testimone dell’“Era di ascesa” sia per Istanbul che per l’impero nel suo insieme.
Durante il regno di Solimano furono costruite a Istanbul un gran numero di importanti opere architettoniche. In particolare, le opere dell'Architetto Sinan, il più importante architetto della storia dell'Impero, donarono alla città un nuovo, fantastico aspetto. Tra le opere più importanti che furono costruite durante questo periodo - quasi tutti edifici di Mimar Sinan - ci sono la Moschea e la Cupola di Süleymaniye, la Moschea e la Cupola di Şehzadebaşı, la Moschea e la Cupola del Sultano Selim, la Moschea Cihangir, le due Moschee Mihrimah Sultan, costruito a Edirnekapı e a Üsküdar, e l'Haseki Dome e l'Haseki Hamam, che furono costruiti nel nome di Hürrem Sultan. Durante l'era dell'occidentalizzazione, iniziata nel XVIII secolo, il volto di Istanbul cominciò a cambiare sotto l'influenza delle città europee. Il processo di modernizzazione continuò e si intensificò anche nel periodo repubblicano.
Quando la capitale dell'Impero Ottomano fu trasferita da Edirne a Istanbul, la città divenne capitale imperiale per la terza volta.
