Der Bezirk Altona ist der westlichste der sieben Bezirke der Freien und Hansestadt Hamburg. Er ist großenteils identisch mit der bis 1938 selbständigen Stadt Altona – abgesehen davon, dass Eidelstedt und Stellingen-Langenfelde heute zum hamburgischen Bezirk Eimsbüttel gehören und der Grenzverlauf zu St. Pauli einige Veränderungen erfahren hat.
Altona grenzt im Süden und Osten an den Bezirk Hamburg-Mitte, im Nordosten an den Bezirk Eimsbüttel und im Norden und Westen an das Land Schleswig-Holstein. Im Südwesten verläuft in der Elbmitte und über die unbewohnte Elbinsel Neßsand die Grenze Altonas zum Land Niedersachsen.
Der Bezirk besteht aus 14 Stadtteilen, die sich von der Bebauungs- und Bevölkerungsdichte (2022) her drei Typen zuordnen lassen:
den östlichen Stadtteilen des Bezirks (Altona-Altstadt, Altona-Nord, Ottensen und dem im Februar 2008 neu geschaffenen Stadtteil Sternschanze), die im Wesentlichen dem alten Stadtkern entsprechen, mit 10.500 bis 13.000 Ew./km² (weitgehend Geschosswohnungsbau);
den nördlich gelegenen Stadtteilen (Bahrenfeld, Groß Flottbek, Iserbrook, Lurup, Osdorf) mit 2.800 bis 5.800 Ew./km² (gemischte Bebauung);
den westlichen Elbvororten (Blankenese, Nienstedten, Othmarschen und Rissen) einschließlich des teilweise ländlichen Sülldorfs mit 980 bis 2.700 Ew./km² (ganz überwiegend Einzelhäuser und Villen).
Landschaftlich ist der Bezirk in drei parallel zur Elbe über etwa 15 km in West-Ost-Richtung verlaufende Streifen gegliedert:
der sehr schmale, uneingedeichte Elbstrand, zum Hinterland durch den steil aufragenden Geesthang begrenzt;
das eiszeitlich geformte Hochufer (Endmoränenwall), das in Blankenese (Falkenstein, Bismarckstein, Süllberg) bis etwa 90 m aufragt und nur an wenigen Stellen durch die Einmündung von Bächen abgeflacht ist: am Fischmarkt durch die Pepermölenbek, in Teufelsbrück durch die Flottbek;
die sich landeinwärts anschließende, überwiegend flache Geest, die im nordwestlichen Teil noch heute landwirtschaftlich genutzt wird (Osdorfer bzw. Sülldorf-Rissener Feldmark) und mit dem Klövensteen auch ein größeres Waldgebiet aufweist.
Die erste urkundliche Erwähnung Altonas galt im Jahr 1537 der Krugwirtschaft des Fischers Joachim vom Lohe, noch unter dem Namen „Altena“. Um den Krug entstand Altona als Fischer- und Handwerkersiedlung, die im Sinn des Merkantilismus von den Landesherren, den Grafen von Holstein-Pinneberg, gefördert wurde.
Die Ansiedlung lag wohl am Geesthang zwischen dem späteren Nobistor und dem Altonaer Fischmarkt im Bereich der heutigen Straße Pepermölenbek. Der Name könnte sich laut Richard Ehrenberg davon ableiten, dass der Ort nach Ansicht des Hamburger Rates „all to nah“ (‚allzu nah‘) an der Stadtgrenze lag.
Zum Teil auf Altonaer Boden lag eine kleine Siedlung am Pepermolenbach, die 1310 in einer Urkunde des Klosters Herwardeshude erwähnt ist. In dieser Urkunde ist auch erstmals von Ottenhusen die Rede, zu dessen 1390 entstandener Vogtei Altona später gehörte.
Daneben gibt es spärliche Hinweise auf mögliche frühere Ansiedlungen im heutigen Bahrenfeld zwischen Schnackenburgallee und Altonaer Volkspark. So wurde – allerdings nicht durch Schriftquellen oder Bodenfunde belegt – aus der Ortsbezeichnung „Winsberg“ bzw. der Straße „Winsbergring“ und der Straße „Hellgrundweg“ ein Zusammenhang mit Odin/Wotan und „Hel“ sowie daraus folgend die Existenz von germanischen Opferstätten abgeleitet.
Von Anfang an kam es zwischen Hamburg und Altona zu Auseinandersetzungen über Weide- und Münzrechte, Zunft- und Glaubensfragen und die Nutzung der Elbe. 1591 brach ein Grenzkrieg aus, der auch vor dem Reichskammergericht ausgetragen wurde und erst 1740 durch einen Vergleich endete. Ebenso akzeptierte Hamburg Altonas Stadtprivileg von 1664 erst 1692 (Kopenhagener Rezess).
Die religiöse Toleranz hat in Altona eine längere Tradition als in Hamburg. Der protestantische Landesherr Graf Ernst von Schauenburg und Holstein-Pinneberg, der von 1601 bis 1622 regierte, förderte Altona durch großzügige Privilegienverleihung. Bereits 1601 erhielten die aus den südlichen Niederlanden geflohenen Reformierten und Mennoniten das Privileg der freien Religionsausübung. Beide Religionsgemeinschaften bilden noch heute Gemeinden in Hamburg-Altona. 1658 bekam auch die katholische Gemeinde das Privileg der Glaubensfreiheit.
Im Dreißigjährigen Krieg geriet Altona in die Auseinandersetzungen zwischen Dänemark und Hamburg. In dieser Zeit hatte Altona unter den dänischen Soldaten schwer zu leiden, und im August 1628 starben in der Stadt pro Woche etwa 140 Menschen durch die Pest. Andererseits wurde in den Jahren 1638 bis 1639 eine prachtvolle Allee angelegt, die Palmaille. Zum Schutz der Bevölkerung vor Horden von marodierenden ehemaligen Landsknechten genehmigte Graf Otto V. von Schauenburg und Holstein-Pinneberg dem Ort 1639 die Gründung einer „Schützencompagnie“ als Bürgerwehr und Brandgilde. Später bekam sie den Namen Altonaer Schützengilde von 1639, unter dem die Gilde bis heute existiert (seit 1864 allerdings als privater Verein). 1644/45 geriet Altona vorübergehend in schwedischen Besitz.
Nach dem Aussterben der schauenburgischen Linie Holstein-Pinneberg 1640 fiel Altona als Teil der Herrschaft Pinneberg an den dänischen König, der es zusammen mit dem ebenfalls kaiserlichen Lehen Holstein in Personalunion als Herzog regierte. Daher blieb Altona zwar bis 1806 Teil des Heiligen Römischen Reichs und ab 1815 des Deutschen Bundes, stand aber bis 1864 unter dänischer Verwaltung mit sich daraus ergebenden Angleichungen wie z. B. des geltenden Zollrechts und der Währung.