东京都立大学最久是1929年设立的7年制的旧制高校-旧制府立高等学校。是东京府的第三个公立高等学校，7年制的高校是4年的普通学科和三年的高等学科。1939年府立高校改迁到东京都目黑区八云。战前，7年制的高校日本全国有8所，东京有东京高校和府立高校，私立的有武藏高校，成城高校，成蹊高校，1934年东京高校停止招生，府立高校成为东京唯一的公立7年制高校，有很大的知名度。府立高校在第二次世界大战的1949年随着东京都制的开始改名为都立高等学校，战后的1949年迎来了学制改革，普通科改为东京都立大学附属高校，高等科改为东京都立大学教养学部和诸学部。另外其他五个专门学校也并入都立大学，它们是都立工业专门学校，都立理工专门学校，都立机械工业专门学校，都立化学工业专门学校，都立女子专门学校。这些学校里的理科学校改为都立大学的理学部和工学部，这样，都立大学就成为了昼夜开讲制度的综合性大学。但随着各种组织的扩充，有了新的问题，八云校区容纳不下。所以在1991年改迁到东京都八王子市南大泽。附属高校还残留在原来的地方，这样，设施得到大幅度的扩充，新建了国际交流中心，情报处理设施，RI研究设施，环境保全设施等。1994年都市研究中心改为都市研究所，1996年都市科学研究所设立博士课程，1997年和维也纳大学协定交换留学生，2000年和耶鲁大学人文大学院和人文学部英文科协定交换留学生，2003年开始社会科学研究课设立经营学专攻（MBA）2004年同研究科设立法科大学院。
1990年代后半期，政府和地方自治体的经济萧条情况随着少子老年化的加剧而消解，开始改革财政。进行国公立大学的整合。东京都立大学也不例外，预定和东京都立科学技术大学，东京都立保健科学大学，东京都立短期大学合并。但是2003年4月当选的东京都知事石原慎太郎说要建立新的大学，随着新大学的构想，学校内部由于要大幅改变，许多教师都萌生退意，发生了比较大的混乱。
2005年4月1日、新大学·首都大学东京开学。东京都大学管理本部解散。
2011年3月31日、公立大学法人首都大学东京所管辖的东京都立大学停办。
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