Los mapas e ilustraciones del siglo diecisiete muestran a Edo como una gran ciudad, con un área de 43,9 km². En aquellos tiempos era mayor que Roma, la ciudad más grande de Europa (14,6 km²) y mucho más grande que Londres (9,2 km²).

Las grandes dimensiones de Edo se debían a que su desarrollo obedeció a un plan urbanístico que contaba con fosos diseñados en forma de espiral que extiende desde el castillo en el sentido de las agujas de reloj, aprovechando las ventajas que le ofrecía su topografía: ríos, valles y colinas. Esto, junto con las técnicas de ingeniería civil disponibles en aquellos momentos, hizo que se presentaran muy pocos obstáculos a la expansión de la ciudad.

En su desarrollo también tuvo mucha importancia la existencia del Castillo de Edo. El propio Tokugawa Ieayasu (1542-1616) se estableció en él en 1590. El castillo era muy conocido. Había sido construido por Ota Dokan (1432-1486) y la idea era que Ieyasu lo utilizara como cuartel general de su Shogunato en Edo. Sin embargo, cuando Ieyasu fijó en él su residencia se dieron cuenta de que no cumplía con las características exigidas: en lugar de muros de piedra, las defensas del castillo eran en realidad terraplenes con hierba, y su zona habitada interior no era mejor que una granja. Por ello, se diseñó un nuevo plan para ampliar y reforzar la fortaleza.

El Castillo y la ciudad de Edo se desarrollaron en cuatro fases.

La primera fase tuvo lugar de 1590 a 1602. Durante este periodo de construcción, Ieyasu hizo de Edo el centro político del Este de Japón. El viejo castillo construido por Ota Dokan contaba con tres recintos rodeados por terraplenes de tierras. Ieyasu eligió uno de ellos para situar su hon-maru, el recinto que constituiría el núcleo central del castillo. Por ello, se asume que los otros dos recintos se convertirían en áreas secundarias, llamadas ni-no-maru. El viejo foso seco se rellenó para ampliar el área para los recintos y se excavó otro foso en la zona exterior para expandir sus defensas. En esa época también se le añadió un recinto occidental (nishi-no-maru). Los trabajos se interrumpieron cuando Toyotomi Hideyoshi (1536-1598), que controlaba todo Japón desde su base en el Castillo de Osaka, ordenó la construcción del Castillo de Fushimi.

La segunda fase se extendió de 1603 a 1616. Desde que Ieyasu se convertió en Shogun hasta su muerte en 1616, Edo se desarrolló rápidamente como la capital política de Japón. Se anunció un gran plan urbanístico para la construcción de la ciudad y se excavó un canal (llamado “Dosan-bori”) desde la bahía hasta el castillo. El canal se convirtió en una ruta acuática vital para el castillo e hizo posible el transporte por barco de una gran cantidad de piedra, madera y otros materiales de construcción desde una distancia de cien kilómetros. Ambas orillas del canal se convirtieron en almacenes de mercancías, lo que favoreció una gran actividad de empresas de transporte marítimo, madereras, mercados y todo tipo de negocios comerciales. Esta área se convirtió en el centro de la construcción de la nueva ciudad. En el Castillo de Edo se decidió el recinto hon-maru para establecer la residencia del Shogun y la construcción de la torre principal. Así mismo, fue reforzado el recinto nishi-no maru. La torre principal contó con una altura de 44,3 metros – con cinco niveles en la parte externa y siete pisos en su interior. A diferencia del resto de los castillos construidos durante el largo periodo de paz que prosiguió, este castillo fue destinado desde un principio para la guerra.

La tercera fase tuvo lugar de 1619 a 1632. Tras la muerte de Ieyasu, el segundo Shogun, Tokugawa Hidetada, inició un plan de desarrollo urbanístico destinado a extender la ciudad en un dibujo en espiral que a la manera de las agujas de reloj tuviera como centro el castillo. Para ello, hubo que remover tierra desde el área de las colinas de Kanda-dai, cambiando el curso del Río Hira, uniendo éste al Río Sumida, y se reforzaron las defensas de la zona nordeste del castillo. La tierra traída desde Kanda-dai se utilizó para desecar el estuario que se había extendido hasta los pies del castillo. Con ello se facilitó la expansión de la ciudad hacia el sudeste de la fortaleza. Los señores feudales daimyo construyeron sus residencias en las tierras cercanas al castillo y las tierras más lejanas sirvieron de asentamiento para el pueblo. Desde el lado norte del castillo hasta la entrada principal en el este se construyeron grandes muros de piedra. Durante este periodo se trasladó la torre principal hasta su último enclave. La torre contaba con un nuevo diseño – cinco niveles en el exterior, terminados en lacado negro, y el mismo número de pisos en el interior, apoyadas en una infraestructura de piedra. La altura de la torre por encima de la infraestructura alcanzó los 44,8 metros, tan sólo un poco más alta que la torre construida durante la segunda fase. En el recinto ni-no-maru se construyó una residencia, a la que se le añadió un jardín formal en su exterior.

La cuarta fase se extendió de 1633 a 1651. El tercer Shogun, Tokugawa Iemitsu, excavó un foso en el lado noroeste del castillo, desde Tameike y a través de Ichigaya hasta Koishikawa. Como resultado, el sistema de fosos, en forma de espiral, con el castillo en su centro, se conectaba con el Río Sumida y Edo Minato (la Bahía de Tokio) y rodeaba la ciudad. Se construyó una residencia en el recinto hon-maru, así como una gran estructura para completar la torre principal, adosando una estructura para una torre de vigilancia más pequeña. El exterior de la torre principal contaba con cinco niveles y en el interior, la infraestructura de piedra soportaba cinco pisos, que alcanzaban prácticamente la misma altura de la torre principal construida durante la tercera fase. En el interior se construyó una bodega. La torre era bastante elevada y permitía una visión similar en todas las direcciones. Se podía ver desde cualquier parte de la zona urbana de los alrededores, convirtiéndose en un símbolo del Shogunato de Tokugawa.

No obstante, la torre principal se perdió como consecuencia de un incendio en 1567 y nunca fue reconstruida. Así que fue la red de fosos en espiral horizontal la que se convirtió en un nuevo símbolo del poder del Shogun. Tras la Restauración Meiji de 1868, la ciudad inició una nueva era bajo el nombre de Tokio y ha continuado desarrollándose hasta el presente.