アテナイなどの
古代ギリシアの小国家群や
古代ローマ、古代
インド(
インダス文明)、古代中国(
黄河文明。
中国語では「国」や「邑」と呼ばれた)など古代には世界各地で見られるが、一般に都市国家群の国際関係においては強大な都市国家が弱小な都市国家を従属させたり、相互に同盟を結ぶことで密接な結合を持った同盟を結んでいく傾向がある。こうして形成された都市国家の連合は、古代ギリシアにおいてアテナイが盟主となって加盟する都市国家を従属させた
デロス同盟がよく知られているし、
殷・
西周・
春秋時代の王や覇者を中心とした秩序もこうしたものであった。都市国家の連合によるネットワーク型の国際秩序は、時として様々な内的、外的要因により領域国家に転換する。地中海世界における
ローマ帝国、イラン高原からメソポタミア、東地中海世界を統治した
アケメネス朝、
東アジアでは、
戦国時代の諸王(
戦国七雄)の統治下の諸国や、それらを統合した
秦・
漢帝国といったものがそれである。こうした転換の結果、都市国家は単なる地方単位(中国語では「県」という)になっていった。
また、厳密には都市国家とは言い難いが、面積が狭小な
ジブチ、
ナウル、
サンマリノも都市国家に準ずる国家であると見なされる場合もある。ジブチやサンマリノでは一国がほぼ首都の経済圏となっているし、ナウルは小さなひとつの島で構成されているだけであるからである。ただし、ジブチやサンマリノでは小さいながらも首都以外の行政地区も存在する。逆に、ナウルではそもそも「都市」と呼べるほどの聚落が存在しない。