En huvudstad är den stad i en suverän stat där dess statschef eller lagstiftande församling har sitt säte. Detta kan vara fastslaget i landets grundlag eller reglerat i annan lagstiftning. Ofta är egenskapen som huvudstad i stället etablerad genom historisk sedvänja utan att vara officiellt fastställt. Det förekommer dock fall där en i författningen fastslagen huvudstad i praktiken inte har den funktionen.
I förbundsstater, som Tyskland eller USA, har även varje i unionen ingående förbundsland/delstat varsin huvudstad. I enhetsstater används ofta begrepp som "residensstad" eller "länshuvudstad" som benämning för staden som innehåller den lokala administrativa enhetens styre.
Huvudstäder har inte alltid existerat. Resekungadömet under medeltiden var länge närmast allenarådande. Historiskt har den ekonomiskt huvudsakliga staden i en stat eller region även blivit dess maktcentrum, och har blivit huvudstad genom erövring eller sammanslagning. Detta är fallet i exemplen London och Moskva. Huvudstaden attraherar naturligt de politiskt intresserade och de vars kunskaper behövs för att driva en effektiv administration, såsom jurister, journalister och statsforskare. En huvudstad som även är landets ledande centrum inom finans, kultur och media och är mer än dubbelt så stor som någon annan stad i landet kallas ibland "primatstad"; exempel på detta är Buenos Aires, Helsingfors, Köpenhamn, Paris, och Wien.
Huvudstäder väljs ibland ut för att förhindra överbefolkning i en existerande storstad. Brasília byggdes till exempel i Brasiliens inland för att den gamla huvudstaden, Rio de Janeiro, började bli för stor. Folk satt i ineffektiva bilköer. Sydkorea utannonserade 2004 att dess huvudstad skulle flyttas från Seoul till Gongju, även om ordet Seoul på koreanska betyder just huvudstad.
Sammanstrålningen mellan den politiska, ekonomiska och kulturella makten är inte universell. Traditionella huvudstäder kan vara ekonomiskt underlägsna andra städer, vilket tycks vara extra vanligt för delstatshuvudstäder i USA, där till exempel delstaten New Yorks huvudstad är Albany och inte den mycket större staden New York. Andra exempel är Nanjing respektive Shanghai, eller Edinburgh respektive Glasgow. En dynastis undergång kan också innebära undergången för dess huvudstad, vilket inträffade med Babylon och Cahokia. Många moderna huvudstäder, som Abuja, Canberra eller Ottawa placerades avsiktligt utanför existerande ekonomiska områden. Canberra är byggd som huvudstad i glesbygd ungefär mittemellan de två största städerna för att ingen ville låta den andre vara huvudstad.
I en del länder ligger huvudstaden inte i en delstat, utan i ett särskilt federalt distrikt, för att man inte vill ge någon delstat fördelen att hysa huvudstaden. I till exempel USA, Argentina, Australien, Brasilien och Mexiko är det så. Även i Sverige var det så fram till 1968 (Överståthållarämbetet).