Büyükdere Koyu'nun, Abdullah Biraderlerce çekilmiş, 1895 tarihli fotoğrafı.

Konstantinopolis'i fethetme düşüncesiyle ön hazırlıklar yapan Osmanlı sultanları öncelikle İstanbul Boğazı çevresini ele geçirmişler ve buralarda iskân politikası yürütmüşlerdir. Bu dönemde ilk kez Boğaziçi'nde Türk köyleri de kurulmuştur. Konstantinopolis şehrinin gün süren kuşatma sonucu 29 Mayıs 1453 tarihinde düşmesiyle yeni köyler de kurulmaya devam etmiş, mevcut köylerin nüfusları hızla artmıştır.

İstanbul Boğazı Türk kültüründe ve günlük yaşamında 18. yüzyıldan itibaren etkili olmaya başlamıştır. Boğaziçi'nde pek çok noktada Osmanlı sultanlarına avlaklar, hasbahçeler, gezi parkurları oluşturulmuştur. Özellikle Lâle Devri süresince Boğaz'ın en seçkin noktalarına kasırlar yaptırılmış, Boğaz kıyıları dönemin ileri gelenlerinin yaptırdıkları yazlık konaklarla dolmuştur. Sayfiye yeri olarak öne çıkan Boğaz kıyılarının belirli noktalarında kadınlar ve erkekler için deniz hamamı denen ayrı kumsallar açılmış, Boğaz'da kayıklarla yapılan mehtap sefaları moda olmuştur.

İstanbul Boğazı 19. yüzyılda da bu dönemde kazandığı önemini korumuştur. Boğaza nazır tepelerde oluşturulan korular, parklar ve kıyılara yaptırılan mimari bakımdan batı esintileri taşıyan sahilsaraylar bu dönemin en belirgin özelliklerdir. Dolmabahçe Sarayı, Beylerbeyi Sarayı ve Çırağan Sarayı bu dönemden günümüze gelen en bilinen yapılardır.

Boğaz'ın askerî ve politik bir sorun olarak yeniden gündeme gelmesi 20. yüzyılda Osmanlı Devleti'nin eski otoritesini yitirdiği dönemde ortaya çıkmıştır. Birinci Dünya Savaşı sırasında tarafsızlık politikası güden Osmanlı Devleti, yönetimini elinde bulundurduğu Boğazlara savaş gemilerinin girmesine izin vermiyordu ancak kendisine sığınan Almanya bandıralı SMS Goeben ve SMS Breslau gemilerine barınma hakkı vererek tarafsızlık politikasını terk etti. Uygulamada ise bunu sürdürmek için gemileri satın aldığını ve adlarını Yavuz ve Midilli olarak değiştirdiğini bildirdi. Bu gemiler Osmanlı yetkililerin bilgisi dışında Boğaz'ı geçerek kuzey Karadeniz'de Rus limanlarını topa tuttular.[65][66] Bu ve bunun sonucunda gelişen olaylar nedeniyle savaşa dâhil olup, yenilen Osmanlı Devleti Boğazların egemenliğini tümüyle yitirdi.[66] Yenik Osmanlı Devleti ile kazanan taraflar Mondros Antlaşması'nı imzaladılar ve antlaşmanın imzalanmasından kısa süre sonra, 13 Kasım 1918 günü Osmanlı Devleti toprakları işgal edilmeye başlandı. İstanbul Boğazı'na ilk yabancı ülke donanmaları bu tarihte girdi. 22 İngiliz, 12 Fransız, 17 İtalyan ve 4 Yunan gemisinden oluşan 55 birimlik müttefik donanması Dolmabahçe ve Sarayburnu önlerinde demirledi. Gemilerden çıkan askerler, İstanbul'da gerekli görülen stratejik noktalara konuşlandırıldılar. Bir grup asker ve gemi ise Boğaz'daki istihkâmları ve tersaneleri boşaltıp teslim aldılar. Bu tarihten başlayarak 20 Temmuz 1936 tarihine dek Boğazlar önce savaşı kazanan devletlerce, daha sonra ise uluslararası bir komisyonca yönetildi.