Ein Stadtstaat im modernen Wortsinn ist ein Staat, der nur das Gebiet einer Stadt (und gegebenenfalls ihr engeres Umland) umfasst. Es kann sich dabei um einen souveränen Staat oder um einen Gliedstaat innerhalb eines Bundesstaats handeln.
Städte in Einheitsstaaten sind in keinem Fall Stadtstaaten, auch wenn die Verwaltungseinheiten oberhalb der kommunalen Ebene gleichgestellt sind, da in Einheitsstaaten per definitionem keine Gliedstaaten existieren. Ebenfalls keine Stadtstaaten sind Städte, die in föderativen Staaten keinem der Gliedstaaten angehören, sondern den Status von Bundesterritorien haben wie z. B. Washington, D.C., Brasilia D.F., Canberra oder die indische Stadt Chandigarh. In Deutschland handelt es sich bei den Ländern Berlin, Hamburg und Bremen um Stadtstaaten, weil sie Gliedstaaten des Bundes und zugleich Städte sind.
Historisch gesehen ist ein Stadtstaat ein (teil-)souveräner Staat, dessen Territorium von einer Stadt politisch beherrscht bzw. regiert wurde, wobei das Territorium oft wesentlich größer war als die Stadt selbst.