Pestet és Budát, Magyarország fő-, illetve székvárosát csak a reformkortól kezdődően emlegették együtt, közös nevükön. A gyakoribb forma a nagyobb (és nemzeti szempontból jelentősebb) város nevét előre helyezve Pest-Buda volt, de elvétve előfordult a magyar nyelvhez jobban illeszkedő, a mássalhangzó-torlódást elkerülő Buda-Pest alak is. Ez a névváltozat gróf Széchenyi István 1831-es Világ című művéből származik. A városok egyesítésekor, 1873-ban már magától értetődő természetességgel választották az új szék- és főváros számára a Budapest nevet.
A Buda név a korai Árpád-korban az ókori Aquincum helyén épült római települést jelölte, amelyet csak a tatárjárást követően, az akkor Újbudának nevezett budai vár megépítése után kezdtek Ó-Buda néven emlegetni. A város a középkori krónikáink szerint Attila hun király testvéréről kapta nevét, ebből azonban valószínűleg csak annyi igaz, hogy a név eredete valóban lehetett személynév is (középkori forrásokban előfordulnak Buda nevű személyek). Egy másik, nem igazolható feltevés szerint a városnév eredete a szláv voda („víz”) szó lehet, ahogyan az ókori latin Aquincum név végső forrása is valamely vízzel összefüggő jelentésű kelta szó lehetett.
Pest nevének eredete egyes vélemények szerint az ókorba nyúlik vissza, Contra-Aquincum neve Ptolemaiosz 2. századi „Geógraphiké hüphégészisz” (Bevezetés a föld feltérképezésébe) című művében ugyanis Pesszion néven szerepel (Πέσσιον, iii.7.§2). Az elfogadottabb magyarázat szerint viszont a budai oldalon található Gellért-heggyel kapcsolatos, a szó ugyanis a szláv nyelveken „barlangot”, „sziklaüreget” jelent, a régi magyar nyelvben pedig a kemencét nevezték pestnek, ahogy azt például Székelyföld egyes részein még a 20. században is használták. Így lett a hévizes barlangot („forró kemencét”) rejtő mai Gellért-hegy Pest-hegy, a hegy lábánál ősidők óta használt folyami átkelő pedig Pest-rév, és innen kapta végül a túlparton létrejött település a nevét. A névnek ez az érdekes „túlpartra vándorlása” legkorábbi középkori forrásainkban jól nyomon követhető. Hasonló eredetű Buda német neve, Ofen is (magyarul: „kemence”), amely délnémet nyelvjárásban a szláv pest szóhoz hasonlóan barlangot, üreget is jelent. Érdekes, hogy egy tatárjárás előtti oklevél Ofen néven a folyó bal partján lévő települést, azaz a mai Pestet jelöli meg, később azonban a helyi németek már csak a budai várhegyre alkalmazták ezt a nevet.
A mai Budapest területének írásos történelme a római helyőrséggel, Aquincummal kezdődik, amelyet i. sz. 89 körül alapítottak a Duna nyugati partján (a mai Óbuda területén). Aquincum i. sz. 106-tól a 4. század elejéig a kettéosztott Pannonia tartomány egyik részének, Alsó-Pannóniának (Pannonia Inferior) a központja volt. Lakossága 20 000 fő körüli volt. A mai Óbudai-szigeten épült helytartói palotában olykor maguk a római császárok is megfordultak. A modern város területén több római segédcsapat (auxiliáris) tábor (Albertfalva, Campona) és ellenerőd (például Contra-Aquincum) is megtalálható.
Anonymus leírása szerint a honfoglalás után Árpád vezér Budavárat, a hajdani „Attila király városát” választotta törzse szálláshelyéül, központi földrajzi fekvése miatt, és itt is temették el 907-ben, a szomszédos Fehéregyházban. Ezt a helyet általában Óbudával szokták azonosítani (bár akadnak akik Pesthidegkúton vagy a közeli Pilis hegységben keresik).
A városhoz kapcsolódik Gellért püspök legendája, akit pogány felkelők a mai Gellért-hegy (az akkori Pest-hegy) oldalában gyilkoltak meg (a legenda szerint szöges hordóba zárva legurították a dombról), ennek emlékét őrzi a hely mai neve.
Óbuda és Pest római öröksége, a sok ezer épület romja évszázadokon át látható volt, az Árpád-korban azonban a helyükön fokozatosan igazi, nyüzsgő középkori városok épültek. Óbuda úthálózata a római korból maradt fenn, lakossága szőlőműveléssel foglalkozott. Területén egyházi birtokok alakultak ki, a 13. században pedig vár épült. 1223-ban a városban nagy tűzvész pusztított, amiben a főként fából épült házak elhamvadtak. Pestet a 12. században már fal vette körül, 1230-ban pedig kiváltságlevelet kapott II. Endrétől.
A főváros területe 525 km². Pest megye öleli körül, melynek 81 települése Budapest agglomerációjához tartozik. A főváros észak-déli irányban 25, kelet-nyugati irányban 29 km kiterjedésű. Legmélyebb pontja a Duna szintje, amely közepes vízállásnál 96 méterre, míg legmagasabb pontja, a János-hegy 529 méterre van a tengerszint felett. Magyarország közlekedésében központi szerepe van, mivel Budapestre futnak be a sugárirányú autópályák és nemzetközi jelentőségű vasútvonalak. A város mértani középpontja a X. kerületi Martinovics téren van. Területét az észak-déli irányú 28 kilométeres hosszúságú Duna szakasz két alapvetően eltérő részre osztja.
Budapest a mérsékelt öv alatt helyezkedik el, (nedves) kontinentális éghajlatú város, az éves középhőmérséklet 11,0 °C. A július a legmelegebb hónap, a havi középhőmérséklet ekkor a 21°C-ot is megközelíti. Az eddigi legmagasabb hőmérsékletet (40,7 °C) 2007. július 20-án regisztrálták. A leghidegebb hónap január, ilyenkor az átlagértékek -1,6 °C körül alakulnak. Az eddigi legalacsonyabb hőmérsékletet (-29,3 °C) 1987. január 13-án mérték. Az utolsó tavaszi fagy átlagos határnapja április 15. A belső kerületekben gyakran tapasztalható a hősziget jelenség. A napsütéses órák száma évi 2040. A csapadékmennyiség éves átlaga 516 mm, a legcsapadékosabb hónapok a június és a november. A Dunán leggyakrabban két árhullám vonul le, az egyik tél végén (jeges ár), míg egy második nyár elején (zöldár). Budapest szélvédett főváros, ami a Kárpátok, illetve a Dunántúli-középhegység vonulatainak köszönhető. Az uralkodó szélirány északnyugat-délkelet irányú. Az őszi és téli időszakban gyakori a szélcsend, emiatt a ködképződés.