Ein Stadtstaat ist im Gegensatz zum Flächenstaat ein Staat, der nur das Gebiet einer Stadt (und ggf. ihr engeres Umland) umfasst. Es kann sich dabei um einen souveränen Staat oder um einen Gliedstaat innerhalb eines Bundesstaates handeln. Städte in Einheitsstaaten sind jedoch in keinem Fall Stadtstaaten, auch wenn sie Verwaltungseinheiten oberhalb der kommunalen Ebene gleichgestellt sind, da in Einheitsstaaten per definitionem keine Gliedstaaten existieren.
Historische Stadtstaaten stehen am Anfang der Zivilisation in Mesopotamien. Diese Form fand in der Folge Ausbreitung unter anderem in Phönizien und nach Griechenland. Die griechische Polis wurde zum klassischen Begriff für den antiken Stadtstaat.
Stadtstaaten im Mittelalter waren etwa die großen Stadtrepubliken im heutigen Italien und Russland (unter anderem Venedig, Florenz oder Genua in Italien und Nowgorod und Pskow in Russland) und die Freien Reichsstädte im Heiligen Römischen Reich Deutscher Nation, wie Nürnberg, Straßburg oder Frankfurt am Main. Auch viele Schweizer Kantone gingen aus Stadtstaaten hervor.
Nach dem Wiener Kongress 1815 gab es im Deutschen Bund noch vier Stadtstaaten: Bremen, Freie Stadt Frankfurt (am Main), Hamburg und Lübeck, sowie direkt angrenzend zum Deutschen Bund die polnischsprachige Republik Krakau, die 31 Jahre später durch Österreich annektiert wurde. Frankfurt wurde 1866 von Preußen annektiert, Lübeck fiel 1937 der Ausdehnung Preußens zum Opfer. Dazu war von 1807 bis 1815 und von 1920 bis 1939 auch die Freie Stadt Danzig ein souveräner Stadtstaat.
Berlin wurde nach dem Zweiten Weltkrieg durch das Besatzungsstatut bis zur Wiedervereinigung 1990 geteilt, Berlin (West) war somit komplett von der DDR umgeben und hatte als Stadtstaat einen Sonderstatus. Es war nicht offizieller Bestandteil der BRD, wurde aber weitgehend so behandelt. Berlin als Ganzes stand eigentlich bis 1990 unter dem so genannten "Vier-Mächte-Status" und war in der Rechtsprechung beeinflusst durch die Besatzungsmächte.
In der Bundesrepublik Deutschland werden heute üblicherweise drei Bundesländer als Stadtstaaten bezeichnet, von denen zwei als Städte gleichzeitig den Status eines Bundeslandes haben: Berlin und Hamburg. Die "Freie Hansestadt Bremen" wird ebenfalls zu den Stadtstaaten gezählt, gelegentlich aber auch als „Zwei-Städte-Staat“ bezeichnet, da sie aus zwei räumlich voneinander getrennten Städten (Bremen und Bremerhaven) besteht. Die Stadtstaaten (inklusive Bremen) sind als Länder auch im Bundesrat vertreten und nehmen am Finanzausgleich des Bundes und der Länder teil, wo sie das so genannte "Stadtstaatenprivileg" genießen, das besagt, dass Stadtstaaten aufgrund ihrer höheren Ausgaben pro Einwohner mehr Geld pro Einwohner aus dem Länderfinanzausgleich erhalten als die Flächenstaaten. Die Stadtstaaten Berlin und Hamburg sind verwaltungstechnisch sowohl als kreisfreie Städte als auch als Bundesland anzusehen, die "Freie Hansestadt Bremen" umfasst die beiden kreisfreien Städte Bremen und Bremerhaven.
Für die deutschen Stadtstaaten wurde in der Vergangenheit immer wieder die Möglichkeit einer Fusion mit angrenzenden Ländern diskutiert, z.B. Bremen mit Niedersachsen, Hamburg mit Schleswig-Holstein und Berlin mit Brandenburg. Für Berlin und Brandenburg wird diese erneut diskutiert, obwohl ein Fusionsvertrag beim Volksentscheid 1996 in Brandenburg die Mindestzustimmung von 25% der Wahlberechtigten (Quorum) erreichte (60% der Abstimmenden lehnten ihn ab).
In Österreich, Mexiko und Belgien sind Wien, Mexiko-Stadt bzw. Brüssel ebenfalls Stadtstaaten, wobei die Hauptstadtregion Brüssel aus mehreren selbständigen Gemeinden besteht.
In der Schweiz werden die Kantone Basel-Stadt und Genf oft als Stadtstaaten angesehen. In beiden bestehen jedoch neben der namensgebenden Kantonshauptstadt noch weitere kleinere Gemeinden.
Souveräne Stadtstaaten: Monaco, Singapur und Vatikanstadt
Nichtsouveräne Stadtstaaten: Gibraltar
Stadtstaaten sind häufig Enklaven und dadurch ausschließlich über ein Land erreichbar.