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].
