Đến năm 1902, Hà Nội trở thành thủ đô của toàn Liên bang Đông Dương. Nhờ sự quy hoạch của người Pháp, thành phố dần có được bộ mặt mới. Lũy thành thời Nguyễn dần bị triệt hạ, đến năm 1897 hầu như bị phá hủy hoàn toàn, chỉ còn lại Cột Cờ, Cửa Bắc với vết đạn năm 1873, Đoan Môn và lan can rồng đá ở trong hoàng thành cũ. Năm 1901, các công trình phủ Thống sứ, Nhà bưu điện, Kho bạc, Nhà đốc lý, Nhà hát lớn, Cầu Long Biên, Ga Hà Nội, những quảng trường, bệnh viện... được xây dựng. Hà Nội cũng có thêm trường đua ngựa, các nhà thờ Cơ Đốc giáo, trường Đại học Y khoa, Đại học Đông dương, Đại học Mỹ thuật, các trường Cao đẳng Pháp lý, Nông lâm cùng những nhà máy sản xuất rượu bia, diêm, hàng dệt, điện, nước... Khi những nhà tư bản người Pháp tới Hà Nội ngày một nhiều hơn, các rạp chiếu phim, nhà hát, khách sạn... dần xuất hiện, những con phố cũng thay đổi để phù hợp với tầng lớp dân cư mới. Vào năm 1921, toàn thành phố có khoảng 4.000 dân châu Âu và 100.000 dân bản địa.