Kaiser Friedrich Barbarossa verlieh einer als Hammaburg bekannten Siedlung an der Alster am 7. Mai 1189 einen kaiserlichen Freibrief, welcher der Siedlung weitgehende handels- und stadtrechtliche Privilegien zusicherte und Hamburger Schiffen auf der Elbe bis an die Nordsee Zollfreiheit gewährte. Dieser kaiserliche Freibrief des 7. Mai 1189 gilt als Gründungsurkunde Hamburgs und die Geburtsstunde des Hamburger Hafens.
Im Mittelalter spielte Hamburg eine wichtige Rolle in der Hanse. Von einer hamburgischen Flotte wurde im Jahr 1401 der legendäre Pirat Klaus Störtebeker vor Helgoland gestellt und nach einer erbitterten Seeschlacht gefangen genommen. Störtebeker wurde im gleichen Jahr mit 71 Kameraden auf dem Grasbrook bei Hamburg geköpft. Die Köpfe wurden zur Abschreckung an der Elbe aufgespießt.
Auf 1410 datiert die erste Verfassung Hamburgs. 1615 bekam Hamburg die erste Reichspost. 1644 wurde Hamburg zusammen mit dem damals dänischen Altona zum Zentrum des deutschen Walfangs. Im Jahre 1673 wurde die erste öffentliche Straßenbeleuchtung mit 400 Tranlampen errichtet. Zwischen 1806 und 1814 stand Hamburg unter französischer Besetzung. Am 5. Mai 1842, in der Nacht zum Himmelfahrtstag, brach in einer Zigarrenmacherei Feuer aus – mit verheerenden Folgen. Der Brand griff schnell auf die umliegenden Häuser über. Um das Feuer nicht noch weiter anzuheizen, wurden aus einem Warenlager 350 Fässer hochprozentiger Alkohol in den Fleet geschüttet. Leider hatte man nicht bedacht, dass gerade Ebbe war, so dass der Alkohol nicht abfloss, und dass die Feuerwehr ihr Spritzwasser aus dem Fleet pumpte. Und so geschah es, dass die Feuerwehr stundenlang statt Wasser Hochprozentiges ins Feuer spritzte. Zudem kam ein heftiger Wind aus Südwest auf, der das Feuer Richtung Stadtmitte trieb. Beim Großen Brand vom 5. bis zum 8. Mai 1842 wurde ein Drittel der Stadt zerstört. Hamburg wurde modern neu aufgebaut.
1866 trat Hamburg dem Norddeutschen Bund bei und wurde 1871 ein souveräner Bundesstaat im Deutschen Reich. Mit der Zunahme der Seeschifffahrt und des Welthandels in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts musste Hamburg seine Hafen- und Lagerkapazitäten weiter ausbauen: Zwischen 1881 und 1888 wurde die Speicherstadt gebaut. Die Schaffung des Freihafens 1888 machte Hamburg zu einem der weltgrößten Lager für Kaffee, Kakao, Gewürze und Teppiche und begründete den Ruf der berühmten Stadt als „Tor der Welt“.