Thành ủy Hà Nội được thành lập ngay sau khi Đảng Cộng sản Việt Nam ra đời. Ngày 17/3/1930 tại số nhà 42 phố Hàng Thiếc, dưới sự lãnh đạo của Lâm thời Chấp ủy Bắc Kỳ, Thành ủy lâm thời Hà Nội được thành lập gồm Đỗ Ngọc Du, Nguyễn Ngọc Vũ và Lều Thọ Nam do Đỗ Ngọc Du làm Bí thư. Cuối tháng 4-1930, Đỗ Ngọc Du, Bí thư Thành ủy lâm thời được Trung ương điều đi công tác ở nước ngoài. Tháng 6-1930, Trần Văn Lan, Ủy viên Trung ương Đảng triệu tập cuộc họp ở số 177 phố Hàng Bông để tổ chức lại Thành ủy. Thành ủy Hà Nội được chính thức thành lập do Nguyễn Ngọc Vũ làm Bí thư cùng hai ủy viên là Lê Đình Tuyển và Đỗ Danh Cưu. Văn phòng Thành ủy do Tạ Quang Sần phụ trách.

Thực hiện chủ trương của Xứ ủy Bắc kỳ, Thành ủy đã tổ chức Đội tuyên truyền xung phong gồm các đồng chí Lê Đình Tuyển, Đinh Xuân Nhạ (Trần Quý Kiên, Dương Văn Ty) ,Giang Đức Cường. Đội đã cùng với một số đảng viên là người của Hà Đông - Sơn Tây thuộc tổ chức Đảng Hà Nội như các đồng chí: Bùi Doãn Chân, Lều Thọ Nam, Hoàng Văn Năng… tích cực tuyên truyền, giáo dục lý tưởng cách mạng của Đảng trong các tầng lớp nhân dân, tập hợp quần chúng vào các đoàn thể, ủng hộ phong trào Xô Viết - Nghệ Tĩnh, mở rộng và phát triển cơ sở cách mạng không chỉ ở địa bàn Hà Nội mà còn ở cả một số vùng của Hà Đông và Sơn Tây. Có thể nói, đây chính là tổ chức tiền thân của Ban Tuyên huấn Thành ủy sau này.

Đảng bộ Hà Nội, chỉ trong 6 tháng cuối năm 1930, ba lần đồng chí Trần Văn Lan (tức Giáp) Thường vụ Trung ương Đảng trực tiếp phụ trách phong trào Hà Nội phải lập lại Thành uỷ. Nhiều đồng chí lãnh đạo Thành uỷ, nhiều đảng viên và quần chúng trung kiên bị bắt (Lê Đình Tuyển, Đặng Xuân Khu, Trần Quý Kiên (Đinh Xuân Nhạ), Giang Đức Cường, Hoàng Ngọc Bảo… Ngày 6/12/1930, Nguyễn Ngọc Vũ cũng bị địch bắt.

Trong giai đoạn từ 1931-1932 Thành ủy bị thực dân Pháp khủng bố, truy lùng ráo riết. Các thành viên bị bắt hoặc phải rút về hoạt động bí mật tại nhiều nơi.

Tháng 8/1936 ba ông Nguyễn Văn Cừ, Đinh Xuân Nhạ (Trần Quý Kiên, Dương văn Ty ) và Nguyễn Văn Minh đã họp tại một địa điểm thuộc huyện Gia Lâm, Hà Nội, thành lập ra cơ quan lãnh đạo lâm thời của Xứ Ủy Bắc Kỳ và Thành Ủy Hà Nội lấy tên là Ủy ban Sáng kiến[1].

Tháng 3/1937, tại Hà Nội, Xứ Uỷ Bắc Kỳ chính thức lập lại gồm các thành viên: Hoàng Tú Hưu, Nguyễn Văn Cừ, Nguyễn Văn Minh, Lương Khánh Thiện, Trần Quý Kiên (Nhạ,Ty) ,Đặng Xuân Khu (Trường Chinh), Tô Hiệu, Hạ Bá Cang (Hoàng Quốc Việt)[2]....

Tháng 3/1937, Thành uỷ Hà Nội cũng tái lập do Lương Khánh Thiện, Thường vụ Xứ Ủy Bắc kỳ trực tiếp làm Bí thư. Thành ủy có các ủy viên: Trần Quý Kiên ( Ty, Nhạ) thường vụ thành ủy [3], Nguyễn Văn Phúc, Nguyễn Mạnh Đạt, Tạ Quang Sần, Nguyễn Trọng Cảnh (Trần Quốc Hoàn)... Hoạt động của Đảng bộ gồm cả Sơn Tây và Hà Đông.

Năm 1938, cơ quan lãnh đạo của Thành Ủy Hà Nội được kiện toàn đồng chí Trần Quý Kiên (Đinh xuân Nhạ, Dương văn Ty) lúc này là Thường vụ Xứ Ủy Bắc Kỳ được cử thay Lương Khánh Thiện trực tiếp làm Bí thư Thành Ủy Hà Nội lúc này bao gồm cả hai tỉnh Sơn Tây và Hà Đông.Đảng cũng bổ sung thêm hai đảng viên là các đồng chí đang hoạt động từ phong trào công nhân là đồng chí Nguyễn Văn Trân và đồng chí Văn Tiến Dũng vào Thành ủy.(đồng chí Lương Khánh Thiện được cử làm Bí thư Xứ Ủy Bắc Kỳ).[4]

Đầu năm 1938, đồng chí Trần Quý Kiên, Thường vụ Xứ ủy, Bí thư Thành ủy Hà Nội đã trực tiếp về Đa Phúc công nhận Chi bộ dự bị Đa Phúc thành chi bộ chính thức của Đảng.( chi bộ này do đồng chí Phan Trọng Tuệ làm Bí Thư).

Tháng 9/1939 tổng bí thư Nguyễn Văn Cừ cử hai đồng chí Trần Quý Kiên (Ty, Nhạ) Thường Vụ Xứ Ủy, Bí Thư Thành Ủy Hà Nội cùng Lương Khánh Thiện(Bí Thư Xứ Ủy Bắc Kỳ ) chuyển sang phụ trách công tác xây dựng căn cứ bí mật của đảng tại chiến khu D (Phù Ninh,Phú Thọ). Đồng chí Nguyễn Mạnh Đạt (tức Lộc, Ái) làm Bí thư Thành Ủy Hà Nội thay Đinh Xuân Nhạ (tức Trần Quý Kiên, tức Dương văn Ty), Nguyễn Trọng Cảnh (tức Trần Quốc Hoàn) làm Phó Bí thư[5].

3.1940 đồng chí Nguyễn Mạnh Đạt bị bắt.Thành Ủy liên tiếp bị phá. Bí Thư Thành Ủy thay đổi lần lượt : đồng chí Nguyễn văn Ngọc bị địch bắt , đồng chí Nguyễn Văn Bi (Bi , Quốc Vàng) bị địch bắt .Đồng chí Dương Nhật Đại ( tức Tư Đại, Thạch Can ) bị lộ chuyển công tác. tháng 1.1941 đồng chí Lưu Đức Hiểu ( tức Lưu Quyên) bị địch bắt. Xứ Ủy thành lập liên tỉnh A gồm Hà Nội-Hà Đông-Sơn Tây do Phan Trọng Tuệ làm Bí thư.

5.1941 một ban cán sự Đảng ( chức năng như Thành Ủy) gồm 3 người do đồng chí Vũ Biểu làm bí thư hoạt động chưa được bao lâu thì vỡ, đồng chí Vũ Biểu bị bắt .Ban Cán Sự bị vỡ.

8.1941 một ban cán sự Đảng mới do đồng chí Đào Duy Dếnh (tức Đào Phan) làm Bí Thư, đến tháng 4.1942 đồng chí bị bắt, ban Cán sự vỡ .

Tháng 6/1942, Ban Thành uỷ lâm thời được thành lập do Phan Bá Quát (tức Địa) làm Bí thư. Tháng 11.1942 Phan Bá Quát bị bắt, Xứ Ủy điều động đồng chí Bạch Thành Phong Bí Thư tỉnh ủy Hà Đông ra Hà Nội bắt liên lạc lập lại Thành Ủy nhưng do bị theo dõi gắt gao và bắt hụt nên phải chuyển công tác. Đầu năm 1943, Xứ uỷ cử Nguyễn Thọ Chân, Bí thư Tỉnh uỷ Hà Đông ra Hà Nội lập Thành uỷ mới và trực tiếp làm Bí thư. Tháng 4/1943, Bí thư Nguyễn Thọ Chân bị địch bắt. Tháng 4/1943, Xứ uỷ điều Lê Quang Đạo về Hà Nội lập Ban Cán sự Đảng Hà Nội gồm 3 người do Lê Quang Đạo làm Bí thư.

Tháng 2/1945 Ban Cán sự đổi thành Ban Thành ủy do Nguyễn Khang phụ trách Bí thư. Tháng 3/1945 Ban Thành ủy được kiện toàn chuẩn bị cách mạng tháng 8, Nguyễn Quyết được cử làm Bí thư. Ngày 25/8/1945, Thành uỷ Hà Nội được bổ sung thêm nhiều ủy viên mới, chỉ định Nguyễn Huy Khôi (tức Trần Quang Huy) làm Bí thư Thành uỷ, Nguyễn Quyết chuyển sang phụ trách quân sự.

Trong giai đoạn toàn quốc kháng chiến, cả nước được chia làm 12 chiến khu, Hà Nội là chiến khu XI nên Thành ủy trong thời gian này còn được gọi Khu ủy Khu XI.

Theo Nghị quyết của Liên khu uỷ III, Hà Nội sáp nhập với Hà Đông thành liên Tỉnh uỷ Lưỡng Hà. Ngày 10/5/1948, Liên Tỉnh uỷ Lưỡng Hà được thành lập do Lê Quang Đạo làm Bí thư. Tháng 7/1948, Đại hội Đại biểu Lưỡng Hà bầu Liên Tỉnh uỷ chính thức (gồm 10 uỷ viên chính thức và 2 uỷ viên dự khuyết) do Lê Quang Đạo làm Bí thư. Tháng 10/1948 trong tình hình mới Trung ương Đảng đã quyết định tách Hà Nội ra khỏi liên tỉnh Lưỡng Hà trực tiếp do Liên khu ủy III phụ trách.

Trong giai đoạn từ tháng 1/1949-12/1950 Thành ủy có tên gọi Đặc khu ủy Hà Nội để phù hợp với thời kỳ “Chuẩn bị chiến trường, tiến tới tổng phản công” theo quy định của Trung ương Đảng. Đầu năm 1951 lấy lại tên Thành ủy Hà Nội.

Từ tháng 8/1954-sau này tên gọi chính thức là Thành ủy Hà Nội.