Sultan Abdülaziz’in gürültülü bir şekilde tahttan indirilişi ve meşrutiyeti ilan sözü alınarak II. Abdülhamid’in tahta çıkarılışı ile İstanbul’da yeni bir dönem başlar (31 Ağustos 1876). Sultan II. Abdülhamid 23 Aralık 1876’da Meşrutiyet’i ilan etti. Ancak kısa süre sonra başlayan Türk-Rus Savaşı (27 Nisan 1877) İstanbul’u paniğe boğdu. Bu savaşta Rumeli cephesine yakınlığı nedeniyle İstanbul savaşın birçok acısını yaşadı. Kentin içinden batıya asker sevki, öte yandan cepheden gelen hastalar ve yaralılarla savaştan kaçan Rumelili muhacirler kentte birçok sıkıntıya yol açtı. Bu muhacirler sefalet içinde cami ve medreselerde ve boş alanları saran tahta ve teneke barakalarda yaşamaya çalışıyorlardı. Bütün bu yaşananlar nedeniyle, bu savaş halk arasında “Doksanüç Harbi Faciası” diye anılır. 13 Şubat 1878’de Sultan Abdülhamid, Meclis-i Mebusan’ı süresiz kapattı. 3 Mart 1878’de Rus ordularının Yeşilköy’e (Ayastefanos) kadar gelmesi üzerine Ayastefanos antlaşması imzalandı; uzun bir barış dönemi başladı.
1881’de Devlet’i Osmani’nin ödenmeyen borçları için Duyun-u Umumiye kuruldu. Devletin birçok vergilerine el konulmasına rağmen yine de İstanbul’un imarı için bu dönemde önemli adımlar atıldı. Bunlar arasında yangın alanlarının ıslahı ve yerleşime açılması, Terkos su şebekesi, Hamidiye suları, havagazı şebekesinin genişletilmesi sayılabilir.
Bu dönemde İstanbul büyük bir deprem felaketi de yaşadı. Halk arasında “Üçyüzon Depremi” denen 1894 depreminde Suriçi çok zarar gördü. Ama büyük süratle yapım onarım çalışmalarına girişildi. Bu dönem İstanbul’unda yaşanan diğer önemli olaylar arasında 1895, 1896’daki huzursuzlukları ve 1905 ile 1906’da teşebbüs edilen iki suikasti de zikredebiliriz. Birincisi başarısız olarak padişaha yapıldı; diğerinde Şehremini Rıdvan Paşa hayatını kaybetti. Diğer önemli hadiseler olarak da bir dizi resmi ziyaret sayılabilir. Bunlar arasında İran Şahı Nasıreddin ve oğlu, eski ABD Başkanı General Grant ve Alman İmparatoru II. Wilhelm’in ziyaretleri zikre değer. II. Wilhelm gezisinin anısına İstanbul’daki ünlü Alman Çeşmesi’nini yaptırtmıştır.
Sultan II. Abdülhamid eğitim konusuyla da ilgilenmiş; birçok okul açtırmıştır. Mekteb-i Mülkiye, Mekteb-i Hukuk, Sanayi-i Nefise mektebi (Güzel Sanatlar Okulu), Hendese-i Mülkiye, Mekteb-i Tıbbiye-i Şahane, Darülmuallimin-i Aliyye, Mekteb-i Fünun-u Maliye, Eczacı Mektebi, Ticaret Mektebi, Halkalı Ziraat Mekteb-i Alisi, Hamidiye Baytar Mektebi, Orman ve Maden Mektebi, Ticaret-i Bahriye Mektebi, Dilsiz ve Ama Mektebi, Kız ve Erkek Sanayi Mektepleri, Darülfünun (Üniversite), rüşdiyeler (lise) ve idadiler (ortaokullar) açmıştır. Bundan esinlenerek açılan Darülfeyz, Burhan-i Terakki, Numune-i İrfan gibi özel okulların sayısı 1900’de 30’u bulmuştur.
Bunların yanı sıra Müze-i Humayun (bugünkü Arkeoloji Müzesi), Beyazıt Umumi Kütüphanesi, Yıldız Arşiv ve Kütüphanesi, Hazine-i Evrak (başbakanlık arşivi) gibi değerli kültür müesseseleri de o yıllarda kurulmuştur. Haydarpaşa Tıbbiye Mektebi, Şişli Etfal Hastenesi ve Darülaceze o dönem açılıp bugüne kalmış kurumlardandır. Yine, kendi fotoğrafının çekilmesinden hoşlanmayan Sultan II. Abdülhamid, bu dönemde İstanbul’un ve imparatorluğun fotoğraf albümlerini hazırlatmıştır.
Sultan II. Abdülhamid 24 Temmuz 1908’de II. Meşrutiyet’i ilan etti ve 31 Mart Vakası’ının ardından tahttan indirilerek sürgüne gönderildi. Yerine Sultan V. Mehmet Reşad tahta geçti (27 Nisan 1909). İstanbul’un bundan sonraki dönemi Cumhuriyet’e dek savaşlar ve karışıklıklar içinde geçti. Sultan V. Mehmet’in tahta çıkışına vesile olan 31 Mart Vakası’ndan sonra İstanbullular artık meydanlardaki darağaçlarında sallanan insan görüntüleriyle sık sık karşılaşır oldular.
19 Ocak 1910’da Çırağan Sarayı yandı. Bu bir seri kötü olayın ilki oldu. 9 Haziran 1910’da Gazeteci Ahmed Samim Bey suikastla öldürüldü. 6 Şubat 1911’de Babıali’de yangın çıktı. 18 Ekim 1912’de Balkan Savaş’ı başladı. İstanbul 93 Harbi’ndeki facia görüntüleriyle bir kere daha karşılaştı. 23 Ocak 1913’te Babıali Baskını oldu. Kıbrıslı Kâmil Paşa hükümeti silah tehdidi altında istifa etti. 11 Haziran 1913’te Sadrazam Mahmut Şevket Paşa suikasta kurban gitti. Her tarafı saran rüşvet, ahlaksızlık ve hırsızlık dalgası devlet yapısını sarsmaya başladı. Rüşvet ve hırsızlık meblağları onbinlerce altını buluyordu. Bu olan bitene Sultan V. Mehmet Reşat çok fazla müdahale edememiştir. Onun döneminin gerçek hakimi ise, yönetimdeki İttihat ve Terakki partisi olmuştur.
14 Kasım 1914’te I. Dünya Savaşı başladı. Savaşın getirdiği kıtlık ve sefaletle savaşmak için resmi makamlarca tedbir alınmaya çalışıldıysa da istifçilik ve karaborsaya engel olunamadı. Kısa sürede paralarını Beyoğlu’nun balozlarında, müzikhollerinde ve restoranlarında su gibi harcayan bir savaş zenginleri sınıfı oluşmuştu. Açlık ve sefalet, yıkık dökük mahalleler ve zengin ışıltılı konaklar, dilenen sakat kalmış savaş gazileri ile kantocuların, şarkıcıların, yabancı artistlerin ayağına dökülen paralar, bu dönem İstanbul’unun tipik ve acı görüntüleri olmuştur.