Die Landschaft Uusimaa (schwed. Nyland) kam im 12. Jahrhundert unter schwedische Herrschaft. Im Mittelalter bestanden auf dem Gebiet des heutigen Helsinki einige Dörfer, die von der im 14. und 15. Jahrhundert eingewanderten schwedischsprachigen Bevölkerung bewohnt wurden.
Die Stadt Helsingfors (so der schwedische Name von Helsinki) wurde am 12. Juni 1550 auf Befehl des schwedischen Königs Gustav I. Wasa gegründet, um einen Konkurrenzhafen zur Hansestadt Reval (dem heutigen Tallinn) auf der anderen Seite des Finnischen Meerbusens zu schaffen. Ursprünglich befand sich Helsinki an der Mündung des Flusses Vantaanjoki. Der schwedische Name Helsingfors leitet sich von einer Stromschnelle (schwed. fors) am Unterlauf des Vantaanjoki ab (der Fluss wurde damals noch Helsinge å genannt). Das Gebiet des ursprünglichen Helsinki heißt bis heute Vanhakaupunki („Altstadt“), auch wenn von der ursprünglichen Stadt nichts mehr erhalten ist. Die Einwohnerschaft Helsinkis bestand aus Bürgern der Städte Porvoo, Ekenäs, Rauma und Ulvila, die sich auf Anweisung des Königs in der neugegründeten Stadt niederlassen mussten.
Als Schweden im Livländischen Krieg 1561 Reval eroberte, schmälerte dies Helsinkis Bedeutung. Weil die Lage des Hafens am Ende einer flachen und klippenreichen Bucht für große Segelschiffe ungünstig war, beschloss man, die Stadt näher an das offene Meer zu verlegen. Als neuer Standort standen zunächst Santahamina und das Gebiet des heutigen Sörnäinen zur Disposition. Schließlich wurde Helsinki 1640 unter der Leitung des Generalgouverneurs Per Brahe an seine heutige Stelle auf der Halbinsel Vironniemi (schwed. Estnässkatan) verlegt. Heute befindet sich auf dem Gebiet der Stadtteil Kruununhaka. Die alte Stadt an der Mündung des Vantaanjoki wurde aufgegeben.
Das Erstarken des Russischen Reiches und die Gründung der Stadt Sankt Petersburg im Jahr 1703 hatten maßgeblichen Einfluss auf Helsinki. Der Große Nordische Krieg zwischen Schweden und Russland traf Helsinki schwer. Zunächst fiel ein großer Teil der Bevölkerung 1710 einer Pestepidemie zum Opfer, dann wurde die Stadt 1713 von der eigenen Armee beim Rückzug niedergebrannt. Von 1713 bis 1721 sowie erneut während des Russisch-Schwedischen Krieges 1741-1743 war Helsinki unter russischer Besatzung. Nachdem Schweden im Frieden von Turku die Festung Hamina an Russland abtreten musste, wurde 1748 die Seefestung Sveaborg (Suomenlinna) vor der Küste Helsinkis errichtet.