Byzantion (grekiska: Βυζάντιον), på svenska ofta Bysans, var en antik grekisk stad som senare blev känd som Konstantinopel och i modern tid kallas Istanbul.
Staden låg vid det sydliga inloppet till Bosporen. Den grundlades omkring 660 f.Kr. av grekiska bosättare från Megara.
Föremål från stenåldern som arkeologer hittade i början av 2000-talet tyder på att området har varit bebott sedan ungefär 6000 f.Kr.
Staden Byzantions ursprung är osäkert och omges av legender. Enligt traditionen grundades staden av Byzas från Megara, som seglade över Egeiska havet och slog sig ner vid Bosporen. Datumet anges ofta till 667 f.Kr. med stöd av den grekiske historikern Herodotos (484–425 f.Kr.). Andra källor anger olika årtal, men alla ligger på 600-talet f.Kr. Herodotos datering föredrogs senare av Konstantin den store, som firade Byzantions 1000-årsjubileum mellan åren 333 och 334.
Byzantion var främst en handelsstad tack vare sitt läge vid det enda inloppet till Svarta havet. Det fördelaktiga läget gav staden stor makt och rikedom.
Från år 513 f.Kr. kom staden under persiskt styre. Under perserkrigen blev staden erövrad av grekerna under Pausanias år 478 f.Kr. och underställdes kort därefter det joniska sjöförbundet under Atens ledning.
Under det peloponnesiska kriget svek Byzantion sin tidigare allierade Aten år 411 f.Kr. och de kommande åren var staden plats för åtskilliga strider. Vid fredsslutet efter krigen kom Byzantion under Sparta, men då Aten skapade sitt andra sjöförbund slöt sig staden till detta år 378 f.Kr. Byzantion deltog i upproret mot Aten år 357 f.Kr.. Staden sökte först stöd hos kung Filip II av Makedonien, men då denne önskade sig få herraväldet över Thrakien och Bosporen försvarade staden sin oavhängighet och slog tillbaka Filips belägring år 340 f.Kr.
Efter att ha slutit sig till Pescennius Niger under dennes inbördeskrig mot den sedermera segrande Septimius Severus belägrades och intogs staden av romarna år 196, varpå den förstördes. Den återuppbyggdes dock kort därefter.
År 330 e.Kr. gjorde kejsar Konstantin den store staden till huvudstad i Romerska riket och gav den namnet Nova Roma, vilken sedan ändrades till Konstantinopel. År 1926 ändrades namnet till Istanbul.