Legenda
De oorsprong van Byzantium is niet duidelijk. Er bestaat alleen een legende. Die vertelt dat een zekere Byzas uit Megara (een stad bij Athene) Byzantium stichtte, toen hij over de Egeïsche Zee naar het noordoosten voer. Hij had het Orakel van Delphi gevraagd waar hij zijn nieuwe stad moest stichten. Het Orakel zei hem die te vinden "tegenover de blinden". Op dat moment wist hij niet wat dit betekende. Maar toen hij bij de Bosporus kwam realiseerde hij zich wat het betekende: aan de Aziatische kust lag een Griekse stad, Chalcedon. Zij moeten blind zijn geweest, want zij hadden niet gezien dat er een halve mijl verderop aan de andere kant van de Bosporus duidelijk superieur land lag. Byzas stichtte zijn stad hier in dit "superieure" land en noemde het Byzantion naar zichzelf.
Geschiedenis vóór Constantijn I
Byzantion was vooral een handelsstad vanwege de strategische ligging aan de enige ingang van de Zwarte Zee. Byzantion veroverde later Chalcedon, aan de overkant van de Bosporus.
Toen het met Pescennius Niger vocht tegen de zegevierende Septimius Severus, werd de stad belegerd door Romeinse troepen en liep in 196 na Chr. grote schade op. Byzantium werd herbouwd door Septimius Severus, toen hij keizer was geworden, en herwon snel zijn vroegere welvaart.
Centrum van het Oost-Romeinse Rijk
Toen de Romeinse keizer Constantijn I besloot zijn hoofdstad naar het oostelijke deel van het Romeinse Rijk te verplaatsen, koos hij de plaats Byzantion vanwege de strategische waarde ervan. Hij stichtte het in 330 na Christus als Nova Roma. Na zijn dood werd de stad Constantinopel ('stad van Constantijn') genoemd. Het bleef de hoofdstad van het Oost-Romeinse Rijk, dat later door historici het Byzantijnse Rijk werd genoemd.