Il nome viene dal latino trans Tiberim, «al di là del Tevere». In età regia la riva destra era territorio etrusco, collegato a Roma solo dal ponte Sublicio, di legno. In età repubblicana vi si stabilirono marinai, pescatori e comunità venute da Oriente, tra cui ebrei e siriani, e sotto Augusto il quartiere divenne la quattordicesima regione della città, la zona dei porti fluviali e dei lavoratori del fiume.
In età imperiale vi sorsero ville e giardini, come gli Horti di Giulio Cesare, e luoghi di culto cristiani come il titulus Callisti, poi Santa Maria in Trastevere, e il titulus Caeciliae, poi Santa Cecilia. Tra il 270 e il 275 Aureliano racchiuse una parte del quartiere nelle sue mura, per difendere il Gianicolo.
Nel Medioevo Trastevere conservò un carattere popolare e autonomo, con le sue strade strette e tortuose e le grandi chiese come Santa Maria in Trastevere e Santa Cecilia. Vi viveva un'importante comunità ebraica, con una sinagoga documentata nel 1073, fino al trasferimento nel ghetto a metà Cinquecento. Alla fine del Quattrocento, sotto Sisto IV, le strade furono lastricate per la prima volta.
Nel Rinascimento arrivarono ponte Sisto, che lo collega al centro, e Villa Farnesina lungo la via della Lungara; nel Seicento l'Acqua Paola portò l'acqua del Fontanone sul Gianicolo. Alla fine del Seicento, presso il porto di Ripa Grande, Innocenzo XI avviò il complesso di San Michele, nato come ospizio per i giovani abbandonati, e nel 1744 Benedetto XIV fissò i confini attuali del rione.
Nel 1849 sul Gianicolo i garibaldini difesero la Repubblica Romana dalle truppe francesi. Dopo il 1870 i muraglioni del Tevere misero fine alle inondazioni ma cancellarono gli antichi approdi, e nel 1890 si aprì viale del Re, l'attuale viale di Trastevere, che demolì molte case e cambiò la parte sud del rione.
Nel dopoguerra nacque il mercato della domenica a Porta Portese. Oggi convivono residenti di lunga data, studenti, stranieri e una vita serale tra le più animate della città, e ogni luglio la festa della Madonna del Carmine porta la processione per le vie del rione.
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