武汉历史可以上溯到春秋战国时期，武汉属楚国管辖。武汉地方建制始于西汉，为江夏郡沙羡县地。
东汉末年，在今汉阳先后兴建却月城和鲁山城，在今武昌蛇山兴建夏口城。时荆州牧刘表派黄祖为江夏太守，将郡治设在位于今汉阳龟山的“却月城”中。“却月城”遂成为武汉市区内已知的最早城堡。
公元223年（吴黄武二年），东吴孙权在武昌蛇山修筑夏口城，同时在城内的黄鹄矶上修筑瞭望塔，取名黄鹤楼。南朝时，夏口扩建为郢州，成为郢州的治所。
隋朝置江夏县和汉阳县，分别以武昌、汉阳为治所。唐时江夏（武昌）和汉阳分别升为鄂州和沔州的州治，成为长江沿岸的商业重镇。江城之称亦始于隋唐。唐朝诗人李白曾在此写下“黄鹤楼中吹玉笛，江城五月落梅花”，因此武汉自古又称江城。此后经宋以迄明、清，均为历代州府治所。
明代，朱元璋第六子朱桢被分封到武昌做楚王。由于成化年间汉水改道从龟山以北汇入长江，到嘉靖年间在汉水新河道北岸（凹岸）形成新兴的汉口镇，奠定了武汉三镇的地理基础。
明末清初，汉口与北京、苏州、佛州并称“天下四聚”，又与朱仙镇、景德镇、佛山镇同称天下“四大名镇”，成为“楚中第一繁盛处”，为全国性水陆交通枢纽，享有“九省通衢”的美誉。
清咸丰八年（1858年），清政府与英国签订不平等条约《天津条约》，汉口被辟为对外通商口岸。1861年3月，汉口正式开埠。在老汉口镇的下游沿长江先后开辟了汉口英租界、汉口德租界、汉口俄租界、汉口法租界和汉口日租界五国租界。
这些租界独立于中国政府管辖之外，在界内分别设置工部局、巡捕房、领事法院（庭）等迥异于中国政治体制的管理机构。光绪二十五年（1899年），分汉水以北地置夏口厅，治所即今汉口。至此，汉口与汉阳城区、武昌城区统称“三镇”。
清宣统三年（1911年）10月10日，辛亥革命首义于武昌，宣布脱离清朝，成立中华民国，建立中华民国军政府，武汉成为革命中心。
民国元年（1912年），改江夏县为武昌县，废汉阳府留汉阳县，改夏口厅为夏口县。民国三年（1914年），同属江汉道。
据1920年5月16日《日日新闻》：当时，汉口人口为40万人，汉阳8万人，武昌31万人。民国十三年（1924年），湖北省在武昌设立市政筹备处。民国十五年（1926年），改武昌县城区为武昌市（12月成立市政厅），夏口县与汉阳县城区并为汉口市。
民国十六年（1927年）1月1日，国民党中央临时联席会议宣布，国民政府在汉口开始办公。国民政府将武昌、汉口、汉阳三镇合为京兆区，定名“武汉”，作为中华民国临时首都。
