La 7 august 1864, prin aplicarea unei noi legi comunale inspirat dupa model francez, era înfiinţată Primăria Bucureşti şi devenea primar Barbu Vlădoianu, mâna dreaptă a domnitorului Alexandru Ioan Cuza.
Generalul Vlădoianu a ocupat funcţia de ministru al Apărării Naţionale între 21 februarie 1859 şi 3 mai 1859. În funcţia de primar a fost ales prin vot, timp de două mandate, în perioada august 1864 – octombrie 1865 şi decembrie 1872 – mai 1873.
Vlădoianu a fost considerat unul dintre primarii care ne-a lăsat moştenire mare parte din infrastructura Capitalei. Cel care avea să devină administratorul oraşului a fost chiar mâna dreaptă a lui Alexandru Ioan Cuza, cunoscut ca cel care a reformat ţara şi a început modernizarea principatelor care aveau să devină România, în 1877.
Prin proclamarea independenţei de stat în 1877, Bucureştiul devine capitala României şi, începând cu această dată, cunoaşte o puternică dezvoltare economic-socială. În primul său mandat, Vlădoianu a desfiinţat morile de apă de pe râul Dâmboviţa şi a proiectat un sistem de canalizare a râului pentru a împiedica inundaţiile. Tot el este cel care a înfiinţat, în anul 1865, Oficiul de stare civilă.
În cel de-al doilea mandat, Vlădoianu a dispus începerea lucrărilor de pavare cu gresie şi granit a Podului Mogoșoaia şi a fost inaugurată prima linie de tramvai tras de cai, care făcea legătura între Gara Târgoviştei, actuala Gară de Nord, şi bariera Moșilor.
