Der Stadtrat als Kollegialbehörde mit neun Mitgliedern ist die Exekutive der Stadt Zürich. Seine Hauptaufgabe ist die Leitung der Stadtverwaltung. Die stimmberechtigten Zürcherinnen und Zürcher wählen den Stadtrat alle vier Jahre nach dem Majorzwahlverfahren. Stadtpräsident ist seit 2002 Elmar Ledergerber. Die vom Stadtschreiber geleitete Stadtkanzlei unterstützt den Stadtrat in administrativen Belangen.
Die Stadtverwaltung ist in neun Departemente geordnet, denen jeweils ein Mitglied des Stadtrates vorsteht:
Das Präsidialdepartement mit ca. 500 Angestellten ist für die Führung und Koordination des Stadtrates zuständig und liefert der Behörde Grundlagen für politische und administrative Entscheidungen. Es umfasst die Bereiche Kultur, Museen, Bevölkerung, Stadtentwicklung, Gleichstellung, Archiv und Statistik. Administrativ sind dem Präsidialdepartement die Finanzkontrolle sowie die Stadtammann-, Betreibungs- und Friedensrichterämter zugeordnet. Sitz des Präsidialdepartements und des Stadtpräsidenten ist das Stadthaus.
Das Finanzdepartement beinhaltet die Finanzverwaltung, das Steuerwesen, die Dienste für Personal, Organisation und Informatik sowie die Verwaltung und Bewirtschaftung der städtischen Liegenschaften.
Das Polizeidepartement im Amtshaus I am Bahnhofquai umfasst die Stadtpolizei, Polizeirichteramt sowie die Dienste für Schutz und Rettung.
Das Tiefbau- und Entsorgungsdepartement im Amtshaus V am Werdmühleplatz mit ca. 1600 Angestellten umfasst die Ämter für Tiefbau, Geomatik und Vermessung, den Grünraum (Grün Stadt Zürich), Entsorgung und Recycling.
Das Hochbaudepartement beinhaltet die Ämter für Hochbauten, Städtebau, Baubewilligungen sowie das Baugeschichtliche Archiv, die Denkmalpflege, die Stadtarchäologie und die Kreisarchitekten. Zusätzlich bewirtschaftet es die städtischen Immobilien.
Das Gesundheits- und Umweltdepartement umfasst alle städtischen Ämter und Dienste des Gesundheitswesens und der Alterspflege sowie den Bereich Umweltschutz und die Stadtküche.
Das Departement der industriellen Betriebe mit ca. 3400 Angestellten betreibt die Wasserversorgung, das Elektrizitätswerk (ewz), die Gasversorgung sowie die städtischen Verkehrsbetriebe.
Das Schul- und Sportdepartement befasst sich mit der Volksschule sowie den Sportanlagen und -anlässen in Zürich.
Das Sozialdepartement im Verwaltungszentrum Werd umfasst die Sozial- und die Vormundschaftsbehörde. Seine Angebote umfassen die Bereiche Existenzsicherung, Beratung, Beschäftigung, Unterstützung von Migranten, Überlebenshilfe für Drogenabhängige und Obdachlose, Kinderbetreuung und Soziokultur.
Die verschiedenen Ämter und Abteilungen der Stadtverwaltung sind über die ganze Stadt Zürich verstreut in den sog. «Amtshäusern». Kurz vor dem Ersten Weltkrieg bestand ein Projekt von Gustav Gull, das die Zusammenfassung aller Amtsstellen in einem grossen Rathausneubau an der Limmat um und über der Uraniastrasse vorsah. Dieses Projekt wurde nur teilweise verwirklicht (Amtshäuser I, II und III), so dass sie zusammen mit dem Stadthaus den wachsenden Raumbedürfnissen der Stadtverwaltung nicht mehr genügten. Seit einigen Jahren ist die Stadtverwaltung bemüht, die Amtsstellen wieder zu konzentrieren. Zu diesem Zweck hat die Stadtverwaltung 2001 das Hochhaus Werd erworben und bis 2005 zum Verwaltungszentrum Werd umgebaut.