พื้นที่ตั้งเกาะรัตนโกสินทร์ในอดีตคือตำบลบางกอกซึ่งมีพื้นที่ทั้งฝั่งกรุงเทพมหานครและฝั่งธนบุรีรวมเป็นแผ่นดินผืนเดียวกันมาก่อนชุมชนนี้เจริญเติบโตและหนาแน่นขึ้นเป็นลำดับพร้อมๆกับความเจริญรุ่งเรืองของอาณาจักรกรุงศรีอยุธยา นับแต่สมัยพระเจ้าอู่ทองทรงสถาปนากรุงศรีอยุธยาเป็นราชธานี เมื่อ พ.ศ.1893 ชุมชนเมืองบางกอกนี้เจริญเติบโตขึ้นเนื่องจากเป็นเมืองที่อยู่ถัดมาจากเมืองพระประแดงซึ่งเป็นเมืองด่านสำคัญที่รักษาพื้นที่บริเวณปากอ่าวไทย
(ซ้าย) แผนที่แสดงแม่น้ำอ้อมบางกอกก่อนการขุดลัด (ขวา) แผนที่แสดงแม่น้ำเจ้าพระยาหลังขุดคลองลัดบางกอก
แต่เดิมนั้นแม่น้ำเจ้าพระยามีลักษณะคดเคี้ยวมาก ซึ่งเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการติดต่อค้าขาย จึงเป็นเหตุให้พระมหากษัตริย์หลายพระองค์โปรดเกล้าฯให้ขุดคลองลัดขึ้นหลายช่วงเพื่อลดระยะทางการเดินเรือจากทะเลไปสู่กรุงศรีอยุธยา โดยเฉพาะในสมัยพระไชยราชาธิราชได้มีการขุดคลองลัดบางกอกขึ้นจากคลองบางกอกน้อยถึงคลองบางกอกใหญ่ คือบริเวณมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ท่าพระจันทร์ ข้างพระบรมมหาราชวังถึงท่าเตียนในปัจจุบัน เป็นสาเหตุให้แม่น้ำเปลี่ยนทิศทางจนคลองลัดขยายตัวกว้างออกกลายเป็นแม่น้ำ ส่วนเส้นทางแม่น้ำเดิมกลับแคบลงและตื้นเขินจนเปลี่ยนสภาพกลายเป็นคลองบางกอกน้อยและคลองบางกอกใหญ่ในเวลาต่อมา ส่งผลให้สภาพพื้นที่บริเวณนี้เปลี่ยนจากแผ่นดินผืนเดียวกันแยกออกเป็น 2 ผืน โดยมีแม่น้ำเจ้าพระยาผ่ากลางดังปัจจุบัน
ชุมชนเมืองบางกอกจึงเริ่มเปลี่ยนแปลงบทบาทจากหมู่บ้านสวนผลไม้และไร่นามาเป็นเมืองด่านสำคัญ นับตั้งแต่ขุดคลองลัดแม่น้ำเสร็จเป็นเวลานานกว่า 300 ปี ตลอดสมัยกรุงศรีอยุธยา เมื่อเสียศรีกรุงศรีอยุธยาแก่พม่าใน พ.ศ. 2310 สมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราชทรงกอบกู้อิสรภาพคืนมาและสถาปนาเมืองด่านสำคัญนี้ขึ้นเป็นเมืองหลวงของกรุงธนบุรี
เมื่อพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราชเสด็จขึ้นครองราชย์ทรงย้ายราชธานีจากฝั่งตะวันตกมายังตะวันออก สถาปนากรุงรัตนโกสินทร์ขึ้น มีการสร้างกำแพงเมือง ป้อมปราการป้องกันพระนคร โดยโปรดเกล้าฯ ให้รื้อซากป้อมบางกอกเดิมกับกำแพงเมืองครั้งกรุงธนบุรีลงเพื่อขยายกำแพงเมือง ขุดคูพระนครใหม่และขุดคลองเพิ่ม ดังนี้
แผนที่แสดงการแบ่งชั้นของเกาะรัตนโกสินทร์
คลองคูเมืองเดิม ได้ขุดคลองโรงไหมที่มีอยู่เดิมทางด้านทิศเหนือของกรุงรัตนโกสินทร์ และคลองตลาดด้านทิศใต้เชื่อมกันตลอดคลองทำให้กรุงรัตนโกสินทร์มีสภาพเป็น “เกาะเมือง” มีน้ำล้อมรอบ
คลองรอบกรุง ได้ขุดคลองใหม่เชื่อมระหว่างคลองบางลำพูและคลองโอ่งอ่างเพื่อเป็นการขยายแนวเขตพระนครออกไป มีคลองเล็ก ๆ เชื่อมคลองรอบกรุงและคลองคูเมืองเดิมสองคลองเรียกว่าคลองหลอด เพราะมีลักษณะแนวตรงเหมือนหลอด ปัจจุบันคือคลองวัดเทพธิดาและคลองวัดราชบพิธ ทำให้พื้นที่โครงสร้างของเมืองแบ่งออกเป็น 2 ส่วนใหญ่ คือ
1.กรุงรัตนโกสินทร์ชั้นใน คือ เขตกำแพงเมืองเก่า สมัยกรุงธนบุรีระหว่างคูเมืองเดิมกับแม่น้ำเจ้าพระยาเป็นที่ตั้งของพระบรมมหาราชวัง
2.กรุงรัตนโกสินทร์ชั้นนอก คือ ที่ดินระหว่างคลองคูเมืองเดิมกับคลองรอบกรุง ซึ่งเดิมเป็นที่รกร้างหรือเป็นไร่นามาก่อนเพราะเป็นเขตนอกกำแพงเมือง
กรุงรัตนโกสินทร์ยุคแรกมีพื้นที่ภายในกำแพงเมือง 2,589 ไร่ เป็นพื้นที่ในเขตชั้นใน 1,125 ไร่ และเขตชั้นนอก 1,464 ไร่ ความยาวของกำแพงเมืองโดยรอบพระนคร ประมาณ 7.2 กิโลเมตร ตามแนวกำแพงเมืองมีป้อม 14 ป้อม ประตูเข้าออกพระนคร 63 ประตู
ในรัชสมัยพระพุทธเลิศหล้านภาลัยมีความเปลี่ยนแปลงทางกายภาพที่สำคัญคือมีการขยายเขตพระบรมมหาราชวังออกไปทางทิศใต้อีก 20 ไร่ครึ่ง จนเกือบจดกับเขตวัดพระเชตุพน ฯ ในปี พ.ศ. 2361 โปรดให้ตัดถนนสายใหม่คั่นเขตระหว่างพระบรมมหาราชวังและวัดพระเชตุพนฯ ชื่อ ถนนท้ายวัง ซึ่งมีความสำคัญในการบรรจบกับถนนสายเดิมทำให้ขบวนแห่สามารถเคลื่อนรอบกำแพงพระบรมมหาราชวังได้ดังเช่นปัจจุบัน
ต่อมาพระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดให้มีการก่อสร้างและบูรณะซ่อมแซมอาคารสำคัญในพระบรมมหาราชวังและวัดพระศรีรัตนศาสดารามจำนวนมาก และโปรดให้สร้างพระเจดีย์ใหญ่คือเจดีย์ภูเขาทองขึ้นที่ภายนอกเขตกำแพงเมืองบริเวณปากคลองมหานาคต่อกับคลองรอบกรุงเช่นที่กรุงศรีอยุธยาอีกด้วย
เมื่อพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวเสด็จขึ้นครองราชย์ มีการติดต่อทางการค้าและการเมืองกับต่างประเทศขยายตัวอย่างกว้างขวางและมีบทบาทสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของกรุงรัตนโกสินทร์ครั้งสำคัญ เนื่องจากประชากรเพิ่มจำนวนมากขึ้นตามระยะเวลาที่ผ่านไปเมื่อเทียบกับตอนสร้างกรุง ทำให้อาณาเขตพระนครที่กำหนดไว้แต่เดิมคับแคบลง จึงโปรดให้ขยายพื้นที่พระนครออกไปถึงแนวคลองผดุงกรุงเกษม ไม่มีกำแพงเมืองมีแต่ป้อม 7 ป้อม ทำให้พื้นที่กรุงรัตนโกสินทร์ขยายตัวเพิ่มขึ้นประมาณ 4,000 ไร่ มีพัฒนาการด้านการตั้งถิ่นฐานของชุมชนเปลี่ยนแปลงจากชุมชนในน้ำมาเป็นชุมชนบนบก โดยโปรดให้ตัดถนนขึ้นตามความต้องการของชาวจีนและชาวยุโรปเช่น ถนนเจริญกรุง ถนนตรง (พระรามที่ 4) ถนนสีลม ถนนเฟื่องนคร และถนนบำรุงเมือง สองฝากถนนสายต่าง ๆ โปรดให้สร้างตึกแถวเป็นห้องแถวสูง 1-2 ชั้น เพื่อให้เช่าทำการค้าขาย ลักษณะเช่นนี้จึงทำให้เกิดชุมชนใหม่บนบกเป็นครั้งแรกของเกาะรัตนโกสินทร์
รัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวซึ่งตรงกับยุคปฏิวัติอุตสาหกรรมของยุโรปในคริสศตวรรษที่ 19 กรุงรัตนโกสินทร์ซึ่งได้รับการยกฐานะขึ้นเป็นมณฑล ชื่อ มณฑลกรุงเทพมหานคร มีการปรับปรุงและขยายตัวให้ทันสมัยและทันรับความเปลี่ยนแปลงในยุคนั้น โดยโปรดให้ขยายและปรับปรุงถนนสายเดิม และสร้างถนนราชดำเนินทั้งสายนอก สายกลาง และสายใน เพื่อเชื่อมการติดต่อระหว่างพระราชวังดุสิตที่ทรงสร้างขึ้นใหม่บริเวณทางเหนือกรุงรัตนโกสินทร์และพระบรมมหาราชวัง ทำให้เกิดงานออกแบบชุมชนเมืองขึ้นเป็นครั้งแรกในประเทศไทย
ต่อมาในสมัยพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว การใช้ที่ดินประเภทต่าง ๆ ของกรุงรัตนโกสินทร์ ขยายตัวออกไปโดยปราศจากการวางแผน มีการขยายตัวของชุมชนต่าง ๆ เกิดเป็นย่านธุรกิจขึ้น เช่น ย่านการค้าของชาวจีนที่เยาวราช ย่านคนไทยที่บางลำพู ย่านธุรกิจของฝรั่งที่บางรัก ย่านอุตสาหกรรมตามฝั่งแม่น้ำเจ้าพระยา และย่านเกษตรกรรมทางตอนเหนือของเมือง พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดตัดถนนและสร้างสะพานเพิ่มเติมจากสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว
ในรัชกาลสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัวและพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวอานันทมหิดลนั้น ทรงครองราชย์เพียงระยะเวลาสั้น ๆ ทั้งสองพระองค์ ประกอบกับเป็นช่วงเศรษฐกิจตกต่ำ ทำให้ลักษณะทางกายภาพของกรุงรัตนโกสินทร์แทบไม่แตกต่างกันนัก
รัชสมัยพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช สภาพกรุงเทพฯ โดยรวมมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ตัวเมืองขยายออกไปอย่างกว้างขวาง แต่ความเปลี่ยนแปลงนี้มีผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพกรุงรัตนโกสินทร์ไม่มากนัก ที่ดินรอบนอกคลองคูเมืองเดิมส่วนใหญ่เป็นอาคารพาณิชย์ ได้แก่ อาคารศูนย์การค้า และห้างสรรพสินค้า และอาคารพาณิชย์-พักอาศัย ซึ่งมีการรวมตัวของกิจกรรมประเภทเดียวกัน แบ่งเป็นย่าน ๆ อย่างชัดเจน บริเวณย่านการค้าที่สำคัญ ๆ ได้แก่ ย่านวังบูรพาและพาหุรัด ย่านบ้านหม้อ ย่านปากคลองตลาด ย่านคลองถม ย่านร้านค้าหลังกระทรวงกลาโหม เป็นต้น สำหรับหน่วยงานราชการในสมัยรัชกาลที่ 9 มีสถานที่ราชการเพิ่มขึ้นจำนวนมากทั้งหน่วยงานที่ตั้งใหม่และการขยายหน่วยงานเดิม
ในปี 2520 ทางราชการจึงได้กำหนดชื่อ “เกาะรัตนโกสินทร์” ขึ้น ด้วยมีวัตถุประสงค์จะกำหนดไว้เป็นเขตปรับปรุงปฏิสังขรณ์ครั้งใหญ่ เพราะถือว่าเป็นอาณาเขตกรุงเทพมหานคร หรือ กรุงรัตนโกสินทร์ระยะแรกเริ่ม