ในรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว พื้นที่ในเขตปทุมวัน มีฐานะเป็นเพียงตำบลประทุมวัน ในอำเภอสามเพ็งเท่านั้น ต่อมาจึงได้ยกระดับเป็นหนึ่งในอำเภอชั้นในของกรุงเทพ เมื่อปี พ.ศ.2458 ดังความที่ปรากฏในราชกิจจานุเบกษาในสมัยรัชกาลที่ 6 วันที่ 31 ตุลาคม พ.ศ.2458 เล่ม 32 หน้า 335 เรื่อง ประกาศยกเลิกอำเภอชั้นใน 7 อำเภอ และตั้งอำเภอชั้นในขึ้นใหม่ 25 อำเภอ โดยระบุว่า

เจ้าพระยายมราช เสนาบดีกระทรวงนครบาล รับพระบรมราชโองการใส่เกล้าฯ ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อมดำรัสสั่งว่า ท้องที่อำเภอชั้นในกรุงเทพพระมหานครซึ่งได้จัดแบ่งไว้แต่เดิมกว้างใหญ่ ในเวลานี้มีผู้คนพลเมืองหนาแน่น สมควรจะจัดแบ่งท้องที่ตั้งการปกครองเสียใหม่ เพื่อสะดวกแก่การรักษาความสงบเรียบร้อย และรักษาความศุขสำราญของประชาชนพลเมืองในกรุงเทพพระมหานครให้ได้รับความสะดวกในกิจการต่างๆ ดีขึ้น

จึงทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ยกเลิกอำเภอชั้นในกรุงเทพพระมหานคร…โปรดเกล้าฯ ให้จัดแบ่งท้องที่การปกครองขึ้นใหม่ เป็น 25 อำเภอ ขนานนามอำเภอและกำหนดเขตร์ท้องที่ดังต่อไปนี้

16.อำเภอประทุมวัน
อำเภอนี้มีเขตร์ คือ ทิศเหนือต่ออำเภอดุสิตและอำเภอประแจจีน
แต่สี่แยกมหานาคไปตามลำคลองแสนแสบฝั่งใต้ถึงทางรถไฟช่องนนทรี ทิศตะวันออกต่ออำเภอพระโขนง จังหวัดพระประแดง แต่คลองแสนแสบไปตามทางรถไฟสายช่องนนทรี ด้านตะวันออกถึงคลองหัวลำโพง ทิศใต้ต่อเขตร์อำเภอพระโขนง จังหวัดพระประแดง และอำเภอสาธร อำเภอบางรัก แต่ทางรถไฟสายช่องนนทรีไปตามลำคลองหัวลำโพงฝั่งใต้ถึงคลองผดุงกรุงเกษม ทิศตะวันตกต่ออำเภอป้อมปราบศัตรูพ่าย แต่ปากคลองหัวลำโพงไปตามลำคลองผดุงกรุงเกษมฝั่งตะวันตกถึงสี่แยกมหานาค…

ต่อมาเมื่อมีประกาศจัดตั้งกรุงเทพมหานคร โดยคณะปฏิวัติ ปี พ.ศ.2515 มีคำสั่งให้เปลี่ยนอำเภอประทุมวัน เป็นเขตปทุมวัน ประกอบด้วยแขวงรองเมือง วังใหม่ ปทุมวัน และลุมพินี มีอาณาเขตทิศเหนือ ติดกับเขตดุสิตและเขตราชเทวี โดยมีคลองมหานาคและคลองแสนแสบเป็นเส้นแบ่งเขต ทิศตะวันออก ติดกับเขตวัฒนาและเขตคลองเตย โดยมีทางรถไฟสายช่องนนทรีเป็นเส้นแบ่งเขต ทิศใต้ ติดกับเขตสาทรและเขตบางรัก โดยมีถนนพระรามที่ 4 เป็นเส้นแบ่งเขต

ส่วนทิศตะวันตก ติดกับเขตป้อมปราบศัตรูพ่าย มีคลองผดุงกรุงเกษมเป็นเส้นแบ่งเขต

แม้ว่าเขตปทุมวัน จะมีพื้นที่เพียงแปดตารางกิโลเมตร และเป็นที่ตั้งของสถานที่สำคัญที่ครอบครองพื้นที่ขนาดใหญ่ อย่างวังสระปทุม ที่ประทับของสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย สถาบันเทคโนโลยีปทุมวัน โรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ สภากาชาดไทย และสถานเสาวภา กรมตำรวจและโรงพยาบาลตำรวจ ราชกรีฑาสโมสรกรุงเทพฯ วัดปทุมวนาราม สวนลุมพินี และสถานีรถไฟกรุงเทพหัวลำโพงแล้ว พื้นที่ที่เหลือไม่มากนั้น กลับเจริญก้าวหน้าและทันสมัย เป็นศูนย์กลางธุรกิจการค้าและการท่องเที่ยวหลักของประเทศ ประกอบด้วยศูนย์การค้า ห้างสรรพสินค้า ร้านค้า ธนาคาร และโรงแรมมากมาย ในอาณาบริเวณตั้งแต่เจริญผลจนถึงเพลินจิต ตั้งแต่สามย่านจนถึงประตูน้ำ โดยมีทางเดินลอยฟ้าหรือสกายวอล์ก เชื่อมต่อถึงกันหมด

ภาพปัจจุบันของเขตปทุมวัน จึงเปลี่ยนแปลงไปจากอดีตอย่างมาก ด้วยพื้นที่ดั้งเดิมเป็นเพียงที่ลุ่มนอกพระนครไม่ค่อยมีผู้คนอยู่อาศัย แม้ต่อมาจะเปลี่ยนสภาพเป็นที่นา ที่ต่อเนื่องกับทุ่งบางกะปิก็ตาม จนเมื่อพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สมเด็จเจ้าพระยาองค์น้อย (สมเด็จเจ้าพระยาบรมมหาพิไชยญาติ (ทัต บุนนาค)) และพระยาสามภพพ่าย (หนู) ดำเนินการปรับแต่งท้องที่นาหลวง ริมคลองบางกะปิ ขุดสระปลูกบัว และสร้างสิ่งก่อสร้างสำหรับเป็นที่เสด็จประพาส ตามความที่ปรากฏในพระราชพงศาวดารกรุงรัตนโกสินทร์รัชกาลที่ 4 มีความว่า

...แล้วทรงพระราชดำริว่า ท้องนาที่หลวงอยู่ในคลองบางกะปิราย 1 จะทำเป็นสระบัวปลูกบัวต่างๆ ไว้ชมเล่น จึงโปรดให้สมเด็จเจ้าพระยาองค์น้อยเป็น แม่กองพระยาสามภพพ่าย (หนู) เป็นนายงาน จ้างจีนขุดสระบัวให้เป็นเกาะน้อยเกาะใหญ่ลดเลี้ยวกันไป ถ้าที่ไม่พอก็ให้ซื้อราษฎรต่อไปอีก สมเด็จเจ้าพระยาองค์น้อย พระยาสามภพพ่าย ทำพระที่นั่งที่ประทับแรมองค์ 1 ทำพลับพลา โรงละครที่เจ้าจอมอาศัย โรงครัวข้างในและโรงครัวเลี้ยงขุนนางข้างหน้า ชักกำแพงล้อมรอบเป็นเขตต์ข้างหน้าข้างใน ฝ่ายข้างใต้ได้ให้สร้างวัดขึ้นวัด 1 พระราชทานชื่อวัดปทุมวนาราม นิมนต์พระสงฆ์ธรรมยุกติกาไปอยู่

เจ้าอธิการชื่อพระครูปทุมธรรมธาดา แล้วขุดสระใหญ่มีเกาะน้อยเกาะใหญ่ในกลางสระ ในสระนั้นให้ปลูกบัวต่างๆ บนเกาะนั้นให้ปลูกผักต่างๆ พรรณดอกไม้ต่างๆ ถึงระดูแล้งเดือน 2 ข้างขึ้นก็ไขน้ำเข้าไว้เปี่ยมสระ เสด็จมาประทับอยู่ 2 ราตรีบ้าง 3 ราตรีบ้าง ให้เจ้าจอมข้างในลงเรือพายเก็บดอกบัวและพรรณดอกไม้ และพรรณผักชิงกันเล่นเป็นที่สนุก เวลาเช้าพระสงฆ์ราชาคณะลงเรือสำปั่นน้อยพายเข้าไปรับบิณฑบาต เวลาค่ำก็ให้มีผ้าป่า และให้เรือข้าราชการเข้าไปเล่นสักรวาดอกสร้อย ทรงดังนี้ทุกๆ ปี…

ช่วงเวลาการก่อสร้างสระบัวขนาดใหญ่ จนเป็นวัน (ป่า) ปทุม (บัว) นี้ น่าจะเริ่มมาก่อน พ.ศ.2398 เพราะพบหมายรับสั่งรัชกาลที่ 4 ปีระกาสัปตศก จุลศักราช 1217 (พ.ศ.2398) เรื่องเสด็จทอดพระเนตรสระประทุมวันให้จุกช่องล้อมวง มีความต่อไปนี้

…อนึ่ง เพลาเช้า 3 โมง นายพวง นายรองพันอินทรราช มาสั่งว่า ด้วยพระยา วรพงษ์พิพัฒน์ รับพระบรมราชโองการใส่เกล้าฯ ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ สั่งว่ากำหนด ณ วันขึ้น 4 ค่ำ เดือน 1 เพลาเช้า จะเสด็จทางชลมารถไปทอดพระเนตรสระประทุมวัน ถ้าเพลายังมีอยู่จะเสด็จไปวัดโสมนัศวิหารด้วยนั้น ให้เบิกปืนหลักทองไปจุกช่องล้อมวงทางบก…

ในเวลาต่อมา พระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สร้างพระที่นั่งประทุมมาภิรมย์เป็นที่ประทับแรม รวมทั้งวัดปทุมวนาราม พระอารามหลวง โดยมีบันทึกพระราชพิธีอัญเชิญพระพุทธรูปสององค์ คือ พระแสนและพระไส จากวัดเขมาภิรตาราม นนทบุรี มาประดิษฐาน เมื่อเดือนอ้าย ขึ้น 15 ค่ำ ว่า

…วันที่ 1 ธันวาคม เสด็จพระราชดำเนินด้วยเรือกระบวนและเรือแห่ข้าราชการ ขึ้นไปรับพระแสนองค์ 1 พระไสองค์ 1 ลงมาจากวัดเขมาภิรตาราม ไปประดิษฐานไว้ในพระอุโบสถวัดปทุมวนาราม…