Téhéran est une capitale récente. La ville n'accède à ce rang qu'à la fin du XVIIIe siècle, alors que les grands centres historiques de l'Iran se trouvent ailleurs, à Ispahan, Chiraz ou Tabriz.
Les premières mentions de Téhéran remontent au XIe siècle. Il s'agit alors d'un village au nord de Rayy, cité majeure ruinée par l'invasion mongole de 1220. Téhéran devient ensuite un bourg marchand réputé pour ses grenades. Le chah Tahmasp Ier le dote de murailles et de portes en 1554.
En 1786, Agha Mohammad Khan, fondateur de la dynastie qajare, fait de Téhéran le siège du pouvoir. La position convient à ses appuis tribaux et l'éloigne des centres rivaux. La population passe d'environ 15 000 à 50 000 habitants en une dizaine d'années. Sous le règne de Nasseredin Chah, de 1848 à 1896, la ville s'agrandit plusieurs fois et reçoit de nouvelles avenues comme de nouveaux quartiers. Le palais du Golestan sert de résidence royale. Le partage entre un nord aisé et un sud populaire date de cette période et reste lisible aujourd'hui.
Reza Chah, au pouvoir à partir de 1925, fait abattre les murailles en 1932 et perce de larges rues à travers le tissu ancien. L'État devient le principal commanditaire architectural. L'université de Téhéran ouvre en 1933. En 1943, la ville accueille la conférence de Téhéran entre Staline, Roosevelt et Churchill. Les revenus pétroliers et l'industrialisation portent la population au-delà de quatre millions d'habitants à la fin des années 1970.
Le mouvement qui renverse la monarchie en 1979 part de Téhéran, où la République islamique installe ensuite ses institutions. La guerre entre l'Iran et l'Irak, de 1980 à 1988, pèse lourdement sur l'économie. L'exode rural et l'arrivée de nouveaux habitants accélèrent la croissance des banlieues.
Les années 1990 apportent de grands travaux d'équipement et l'aménagement de parcs sous la municipalité de Gholamhossein Karbaschi. Le métro entre en service en 1999 et compte aujourd'hui sept lignes pour environ 310 kilomètres. La municipalité est découpée en 22 arrondissements et l'agglomération dépasse quinze millions d'habitants.