因避国号讳，于武德四年（621）改“钱唐”为“钱塘”。太宗时属江南道，天宝元年（742）复名余杭郡，属江南东道。乾元元年（758）又改为杭州，归浙江西道节度，州治在钱塘，辖钱塘、盐官、富阳、新城、余杭、临安、于潜、唐山八县。州城的范围也随之扩大，由原来的城南沿江一带发展到今天的武林门一带。由于运河的沟通，杭州成为货物集散地，社会经济日趋繁荣，人口也逐渐增加，唐贞观（627-649）中，已有15万余人；到开元（713-741）中发展到58万人，此时的杭州，已与广州、扬州并列，为我国古代三大通商口岸之一。长庆二年（822），诗人白居易任杭州刺史，大规模浚治西湖，并筑堤建闸，以利农田灌溉。又继李泌之后重修六井。从这时起，西湖之名益彰于世。
五代十国时期，吴越国偏安东南，建都杭州。当时的杭州称西府或西都，州治在钱塘，辖钱塘、钱江、余杭、安国、于潜、唐山、富阳、新城八县。在吴越三代、五帝共85年的统治下，经过劳动人民的辛勤开拓建设，杭州发展成为全国经济繁荣和文化荟萃之地。欧阳修在《有美堂记》里有这样的描述：“钱塘自五代时，不被干戈，其人民幸福富庶安乐。十余万家，环以湖山，左右映带，而闽海商贾，风帆浪泊，出入于烟涛杳霭之间，可谓盛矣！”。吴越王钱镠在杭州凤凰山筑了“子城”，内建宫殿，作为国治，又在外围筑了“罗城“，周围70里，作为防御。据《吴越备史》记载，这个都城，西起秦望山，沿钱塘江至江干，濒钱塘湖（西湖）到宝石山，东北面到现在的艮山门。以形似腰鼓，故又有“腰鼓城”之称。
吴越王重视兴修水利，引西湖水输入城内运河；在钱塘江沿岸，采用“石囤木桩法”修筑百余里的护岸海塘；还在钱塘江沿岸兴建龙山、浙江二闸，阻止咸水倒灌，减轻潮患，扩大平陆。动用民工凿平江中的石滩，使航道畅通，促进了与沿海各地的水上交通。置“撩湖兵”千人，疏浚、保护西湖，使不被葑草淤塞。
吴越三代五帝都笃信佛教，现在杭州西湖周围的寺庙、宝塔、经幢和石窟等文物古迹，大都是那个时期的建就。当时的杭州就有“佛国”之称。
在北宋时，杭州为“两浙路”的路治；大观元年（1107）升为帅府，辖钱塘、仁和、余杭、临安、于潜、昌化、富阳、新登、盐官九县。当时人口已达20余万户，为江南人口最多的州郡。经济繁荣，纺织、印刷、酿酒、造纸业都较发达，对外贸易进一步开展，是全国四大商港之一