Η πόλη ονομαζόταν από την ίδρυσή της το 658/7 π.Χ. έως και το 330 μ.Χ. Βυζάντιο. Το 196 μ.Χ και για σύντομο χρονικό διάστημα, έλαβε επίσης την ονομασία Augusta Antonina από τον αυτοκράτορα Σεπτίμιο Σεβήρο, προς τιμή του γιου του Αντωνίου. Ο αυτοκράτορας Κωνσταντίνος Α΄, στα εγκαίνιά της το 330, την μετονόμασε Nova Roma (ελλ. Νέα Ρώμη), όνομα που όμως δεν επικράτησε, καθώς η πόλη έγινε γρήγορα γνωστή ως Κωνσταντινούπολη (=πόλη του Κωνσταντίνου), από το όνομα του ιδρυτή της. Όπως παραδίδει ο ιστορικός Σωκράτης, στην Εκκλησιαστική Ιστορία, η ονομασία Νέα Ρώμη κατοχυρώθηκε δια νόμου και φαίνεται πως απηχούσε ένα ρητορικό παραλληλισμό μεταξύ Ρώμης και Κωνσταντινούπολης.
Άλλες ονομασίες που της αποδόθηκαν είναι «Βασιλεύουσα», «Βασιλίς των πόλεων», «Μεγαλόπολις» και «Επτάλοφος», ενώ αναφορά γίνεται και στο όνομα «Ανθούσα» [Florentia]. Κωνσταντινούπολη ηταν η επίσημη ονομασία μέχρι το 1923. Σημερα σε ολο τον κοσμο ονομαζεται Istanbul.
Η διεθνής ονομασία της πόλης σήμερα είναι Ιστάνμπουλ, όπως μετονομάστηκε επίσημα από την Τουρκική Δημοκρατία στις 28 Μαρτίου του 1930. Η ετυμολογία του όρου δεν είναι γνωστή με βεβαιότητα. Περισσότερο αποδεκτή είναι η άποψη πως προέρχεται από τις ελληνικές λέξεις «εις την πόλη». Θεωρείται εξάλλου πιθανό πως με δεδομένα τη σπουδαιότητα και το μέγεθός της, οι κάτοικοί της την αποκαλούσαν απλά «Πόλη», όπως αποκαλείται συχνά μέχρι σήμερα από τους Έλληνες.
Η ονομασία Ιστάνμπουλ, μαζί με τις παραλλαγές Ιστινμπόλ [Istinbol] ή Ιστανμπόλ [Istanbol] χρησιμοποιήθηκαν κατά την περίοδο του σουλτανάτου των Σελτζούκων, καθώς και κατά την πρώιμη οθωμανική περίοδο, ενώ η προφορά της ονομασίας ως εις την πόλη [Istinboli] πιστοποιείται σύμφωνα με πηγές από τα τέλη του 14ου αιώνα. Σύμφωνα με άλλη εκδοχή, ο όρος Ισταμπούλ πηγάζει από τη λέξη Ισλαμπούλ [Islambul], δηλαδή πόλη του Ισλάμ, αν και αυτή η υπόθεση φαίνεται να προσκρούει στο γεγονός της χρήσης του ονόματος πριν ακόμα γίνει πρωτεύουσα της οθωμανικής αυτοκρατορίας.
Το ελαφρά παραλλαγμένο όνομα Ισλαμπόλ [Islam-bol], που μεταφράζεται ως «εκεί που το Ισλάμ αφθονεί», φαίνεται πως δόθηκε στην πόλη από τον Μωάμεθ Β’ και συναντάται σε έγγραφα του 15ου αιώνα, καθώς και σε φιρμάνι του 1760/1 — που τελικά δεν εφαρμόστηκε — σύμφωνα με το οποίο θα έπρεπε να αποτελεί επίσημο όνομα της πόλης. Η ονομασία Κωνσταντινούπολη [οθ. τουρκ. قسطنطينيه, Konstantiniyye] βρισκόταν σε παράλληλη χρήση, κυρίως σε επίσημα οθωμανικά έγγραφα, λογοτεχνικά έργα, αλλά και νομισματικές κοπές. Ήταν σε χρήση περισσότερο σε κύκλους λογίων, ενώ στην καθημερινή επικοινωνία κυριαρχούσαν διάφορες παραλλαγές της ονομασίας Ιστανμπούλ. Υπάρχει μάλιστα και αμερικανικό τραγούδι που είχε γνωρίσει μεγάλη επιτυχία, σχετικό με τη διαμάχη, το “Istambul-Constantinopolis”.
