Das Gebiet des heutigen Rio de Janeiro wurde bereits um 1500 von den Portugiesen entdeckt, die Franzosen erkannten dieses jedoch nicht an und errichteten im Jahr 1555 an dieser Stelle die Stadt France Antartique. Im Jahr 1565 eroberten die Portugiesen die Siedlung am Fuß des Zuckerhutes zurück und nannten sie Sao Sebastiao do Rio de Janeiro. Zwei Jahre später wurde die kleine Stadt, mit damals lediglich 3.000 Einwohnern, auf den Hügel Morro do Castelo verlegt. Die meisten Einwohner Rios waren Indios, welche hauptsächlich vom Fischfang und vom Zuckeranbau lebten. Rund um die Stadt gab es große Zuckerrohrplantagen und Zuckerfabriken.
Ende des 17. Jahrhunderts bescherten die Goldfunde in den Minas Gerais der Stadt Reichtum, und viele Portugiesen ließen sich in Rio de Janeiro nieder. Rio de Janeiro wurde in der folgenden Zeit zum größten und wichtigsten Hafen der portugiesischen Kolonie. Dieser Reichtum lockte jedoch auch Gauner an, so dass die Stadt zweimal von französischen Schmugglern und Piraten überfallen wurde.
Die Einwohnerzahl Rios stieg in den kommenden Jahren immer weiter an, so dass sich auch die Infrastruktur stetig verbesserte. Im Jahr 1763 wurde Rio de Janeiro zur brasilianischen Hauptstadt ernannt. Um die Wasserversorgung im Zentrum zu sichern, wurde im Jahr 1793 der Aquädukt “Arcos da Lapa” gebaut. Im Jahr 1808 ließ sich die portugiesische Königsfamilie in der Stadt nieder und machte Rio zum Regierungssitz des Königreiches.
Im Jahr 1822 erklärte Brasilien sich zu einem unabhängigen Kaiserreich unter der Herrschaft von Dom Pedro I. Anfang des 19. Jahrhunderts hatte die Stadt bereits rund 70.000 Einwohner, im Jahr 1891 bereits 500.000. Die Bewohner siedelten sich je nach Vermögen in den Stadtteilen an, die Reichen bewohnten das Gebiet zwischen dem Meer und dem Gebirge, die ärmeren Familien siedelten sich im Norden der Stadt hinter dem Gebirge an.
Im Jahr 1889 gab es in Rio einen Militärputsch, Brasilien wurde zur Republik. Am Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelte sich die Stadt rasend schnell, und viele historische Gebäude wurden in dieser Zeit errichtet. In den 30-er und 40-er Jahren wurde die ersten Wolkenkratzer in den Stadtteilen Leblon und Ipanema errichtet, welche das Stadtbild stark veränderten. In den 60-er Jahren verlor Rio de Janeiro seine Stellung als Landeshauptstadt, Brasilia wurde zur neuen Hauptstadt ernannte, doch Rio blieb das kulturelle Zentrum des Landes. In den 60-er und 70-er Jahren gab es zahlreiche bauliche Veränderungen in Rio. Tunnel schafften eine Verbindung zwischen der Zona Sul, der Wohngegend der Reichen, und der Zona Norte, dem Gebiet in dem die schlechter gestellten Familien leben.