Bydelen ble utvidet ved bydelsreformen 2004 ved overføring av øyene i fjorden fra den tidligere bydelen Bygdøy-Frogner, Ekeberg-skråningen fra den tidligere bydelen Ekeberg-Bekkelaget, og Ensjø, Etterstad, Brynseng med mer fra den tidligere bydelen Helsfyr-Sinsen.

Bydel Gamle Oslo strekker seg etter utvidelsen fra Akerselva, som danner grensen til Sentrum i vest, til Ring 3 (Store Ringvei) i øst. Grensen mot Nordstrand i sør følger bygrensen før 1948 i Ekebergskråningen; i nord strekker bydelen seg til Tøyenparken. Bydelen omfatter Grønland og havneområdene på østsiden av Bjørvika i vest, lenger øst Kampen, Vålerenga og Gamlebyen; sistnevnte omfatter middelalderens Oslo og har gitt bydelen dens navn.

Bebyggelsen er relativt tett innenfor bygrensen fra før 1948, som grovt sett følger Gjøvikbanens trasé. Lenger ut er det åpnere bebyggelse, i vesentlig grad blokkbebyggelse fra årene rett etter andre verdenskrig.

Gamle Oslo har siden 1980-årene hatt meget stor byfornyelse, både ved rehabilitering og riving av eldre boligbebyggelse i mange av de sentrumsnære boligområdene, og ved boligbygging på tidligere næringsarealer (for eksempel på Grønland, Ensjø, Kværnerdalen og Sørenga). Det har resultert i at bydelen i tiårsperioden 2008–2018 sammen med bydel Grünerløkka hadde størst befolkningsvekst av alle bydelene i Oslo.

I bydelen ligger flere av områdene som inngår i utbyggingen av fjordbyen. Både nærings- og kulturbygg som Deichmanske bibliotek, Operaen og Munchmuseet ligger her, og det har i senere år vært stor boligbygging på Sørenga og i Bjørvika.

Bydel Gamle Oslo har det største antall arbeidsplasser blant bydelene. Det er betydelige arbeidsplasskonsentrasjoner nærmest sentrum, særlig på Grønland og i området Etterstad/Brynseng. På Valle-Hovin er det kunstfrossen skøytebane, idrettshall og fotballstadion. I Gamlebyen og på Hovedøya er det betydelige bygningsrester fra middelalderen.

Det tradisjonelle arbeiderstrøket i Gamle Oslo har tradisjonelt vært dominert av venstresiden i politikken, og byens største parti, Høyre, ble bare femte størst i bydel Gamle Oslo ved kommunevalget 2019. Det var derfor overraskende at Høyre ble største her parti ved kommunevalget 2023. Arbeiderpartiet mistet posisjonen som bydelens største parti i 2019, da Miljøpartiet De Grønne ble størst. Ved kommunevalget 2023 var det nokså jevnt mellom de fire største partiene (Høyre 18,8 %, Arbeiderpartiet 18,2 %, MDG 17,3 % og SV 16,4 %).

• Oslo – administrasjon
• Oslo – bybeskrivelse
• Oslo – historie