Es wurde 1872-1883 von Friedrich von Schmidt im Stil des Historismus erbaut. Die Rathausfassade ist ein herausragendes Beispiel für einen Profanbau der Neugotik. Das Äußere, vor allem der 105 Meter hohe Turm, ist von der Tradition flämischer Rathäuser der Gotik inspiriert, um äußerlich an die mittelalterliche Tradition städtischer Freiheit anzuknüpfen. Der Grundriss mit sieben Höfen folgt eher der Konzeption barocker Paläste. Die Zuordnung des Gesamtgebäudes zur Neugotik ist daher mit Vorsicht zu verwenden und wurde von Schmidt selbst auch abgelehnt. Die Baukosten betrugen 14 Millionen Gulden.
Auf der Gesamtfläche des Rathausplatzes von 113000 m² nimmt das Rathaus 19592 m² ein. Das Gebäude ist 152 Meter lang und 127 Meter breit, wobei die 1.575 Räume 2.035 Fenster haben.
Der Festsaal des Rathauses mit Statuen bedeutender Persönlichkeiten Wiens ist der größte Saal an der Ringstraße. In ihm finden immer wieder wichtige Veranstaltungen - im Jahr etwa 800 -, wie etwa Bälle, statt. Der Life Ball, Europas größte Aids-Benefiz Veranstaltung, wird sogar gleich in einer Vielzahl von Räumen im Rathaus gefeiert.
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Auf der Spitze des Turms steht der Rathausmann, eine 3,5 Meter hohe eiserne Gestalt in Form eines Standartenträgers in Rüstung. Sie wurde von Alexander Nehr nach einem Modell von Franz Gastell gestaltet, Vorbild war angeblich die Prunkrüstung Kaiser Maximilians I.
Der Platz vor dem Rathaus, ein Teil des Josefstädter Glacis, diente im 19. Jahrhundert als Paradeplatz und konnte dem Kaiser nur nach langwierigen Interventionen des Bürgermeisters Cajetan Felder 1870 abgerungen werden. In dem langwierigen Streit zwischen Stadt und Monarchie um die Kosten des Ringstraßenprojekts nahm das Rathaus einen prominenten Platz ein.