Przy biernej postawie sił radzieckich i dużym zaangażowaniu sił niemieckich hitlerowcy stopniowo ograniczali tereny zajęte przez powstańców i systematycznie burzyli zabudowę miejską. Ludność cywilna została wyprowadzona z miasta do obozów przejściowych, a następnie do różnych miejscowości na terenie Generalnej Guberni. 16-23 września 1944 r. żołnierze I armii Wojska Polskiego zdobyli 3 przyczółki na terenie lewobrzeżnej Warszawy, jednak ich nie utrzymali. Powstańcy skapitulowali 2 października 1944 r. po 63 dniach zaciętych walk. Poległo ok. 18 000 powstańców i 200000 mieszkańców miasta. Niemcy po upadku powstania kontynuowali burzenie opustoszałego miasta. W grudniu 1944 r. zniszczyli Zamek Królewski. 17 stycznia 1945 r. w wyniku ataku Armii Czerwonej wojska niemieckie zostały wyparte z lewobrzeżnej części miasta.
Wkrótce do miasta przybyli przedstawiciele tzw. Rządu Lubelskiego. 15 grudnia 1948 r. w Warszawie nastąpiło zjednoczenie PPR z PPS w Polską Zjednoczoną Partię Robotniczą (rozwiązaną w 1990 r.). Rozpoczęto stopniową odbudowę miasta. Odbudowywano zniszczone budynki, trakty komunikacyjne i mosty. Budowano nowe gmachy użyteczności publicznej, wytyczono nowe ulice, powstawały nowe osiedla (m.in. Marszałkowska Dzielnica Mieszkaniowa – MDM), rozpoczęły produkcję nowe zakłady pracy (Fabryka Samochodów Osobowych, Elektrociepłownia Żerań). W 1953 r. zakończona została odbudowa warszawskiej Starówki (bez Zamku Królewskiego).
W 1955 r. w mieście został podpisany przez europejskie kraje socjalistyczne tzw. Układ Warszawski. W tymże roku oddano do użytku Pałac Kultury i Nauki. Po 1956 r. nastąpiła rozbudowa miasta i jego przemysłu. Powstawały nowe osiedla mieszkaniowe (usytuowane głównie na obrzeżach miasta) i gigantyczne zakłady przemysłowe (Huta Warszawa). Prowadzono także inwestycje komunikacyjne (Most Gdański, Dworzec Gdański, dworzec Śródmieście, poszerzenie głównych ulic wylotowych).
Po 1970 r. w Warszawie zintensyfikowano budowę nowych osiedli mieszkaniowych (Ursynów i Natolin), rozpoczęto odbudowę Zamku Królewskiego, zbudowano Dworzec Centralny. Powstawały nowoczesne budowle (hotele, biurowce), zmodyfikowany został system komunikacyjny miasta (Trasa Łazienkowska, Wisłostrada). W latach 1977-79 uruchomiono szpital pediatryczny – Centrum Zdrowia Dziecka. Po 1981 r. rozpoczęto zasadnicze prace przy budowie metra (pierwszy odcinek uruchomiono w 1995 r.) i Trasy Toruńskiej z nowym mostem na Wiśle.
Lata osiemdziesiąte generalnie przyniosły zastój gospodarczy i zahamowanie wielu inwestycji. Zredukowane zostało budownictwo mieszkaniowe. W 1989 r. w Warszawie odbyły się przełomowe dla ustroju Polski rozmowy przy „okrągłym stole”. W nowych warunkach ekonomicznych i ustrojowych Warszawa dynamicznie się rozwija (zwłaszcza jako ośrodek handlowy i usługowy). Powstaje wiele nowych budowli (siedzib firm, banków, hoteli), budynków mieszkalnych i osiedli jednorodzinnych. Wiele zakładów zmieniło właścicieli, powstały nowe, niektóre zostały zlikwidowane, unowocześnione zostały systemy łączności. Warszawa umocniła się jako jeden z głównych ośrodków politycznych Europy Środkowej oraz jako centrum handlowe, informacyjne, naukowe, kulturalne i artystyczne kraju.
W latach dziewięćdziesiątych wzniesiono w Warszawie wiele nowych pomników ku czci zasłużonych lub na pamiątkę wydarzeń i rocznic, odsłonięto pamiątkowe tablice – jest to, niewątpliwie, znak naszych czasów.
Pomniki postawione w dwudziestoleciu międzywojennym i ufundowane wówczas tablice częściowo zrekonstruowano. Natomiast wiele z tych powojennych – zdemontowano. Ze względów politycznych zmieniono nazwy wielu ulic i placów.