Der Stadtsenat (auch "Stadtrat" genannt) ist eine aus dem Gemeinderat gewählte Körperschaft zur Durchführung der Kommunalverwaltung. An der Spitze des Wiener Stadtsenats – der Wiener Stadtregierung – steht der Bürgermeister, der den Vorsitz im Stadtsenat führt und dieses Gremium auch einberuft. Dem Stadtsenat gehören neben dem Bürgermeister die nach dem Verhältniswahlrecht zu bestimmenden Stadträte an. Abhängig von der Gesamtzahl der Stadtsenatsmitglieder hat jede Partei nach Maßgabe ihrer Mandatszahl im Gemeinderat Anrecht auf Sitze im Stadtsenat.

Die Wiener Stadtverfassung bestimmt, dass es mindestens neun Stadträte geben muss und höchstens 15 Stadträte geben darf. Es ist eine Besonderheit der Wiener Stadtverfassung, dass nicht alle Mitglieder des Stadtsenats auch für einen Geschäftsbereich verantwortlich sein müssen. Neben "Amtsführenden Stadträten" kann es auch "Stadträte ohne Geschäftsbereich" geben, die zwar Sitz und Stimme im Stadtsenat haben, aber keine Geschäftsgruppe leiten. Die Rechtmäßigkeit der Einteilung in Amtsführende Stadträte und in Stadträte ohne Geschäftsbereich wurde mehrfach in Frage gestellt, aber durch ein Erkenntnis des Verfassungsgerichtshofes der Republik Österreich bestätigt.

Der Stadtsenat beschließt wichtige Verwaltungsangelegenheiten und berät über alle Angelegenheiten, die dem Gemeinderat zur Beschlussfassung vorzulegen sind. Im Besonderen ist dem Stadtsenat die Aufgabe der Prüfung und Vorberatung des Budgets und des Rechnungsabschlusses der Gemeinde übertragen. Weitere wichtige Aufgaben des Stadtsenats sind der Vorschlag für die Wahl der Amtsführenden Stadträte, die Bestellung des Magistratsdirektors, die Ausübung des Präsentationsrechtes in verschiedenen Fällen, die Zustimmung zur Einbringung von Beschwerden an den Verwaltungs- bzw. Verfassungsgerichtshof und die Entscheidung über Zuständigkeiten der Gemeinderatsausschüsse. Außerdem hat der Stadtsenat (wie auch der Bürgermeister) eine Notkompetenz, d.h. er kann Beschlüsse des Gemeinderates oder eines Gemeinderatsausschusses in bestimmten Fällen der Dringlichkeit ersetzen.

Die vom Stadtsenat zu behandelnden Anträge werden in der Regel von den zuständigen Amtsführenden Stadträten referiert. Den nicht öffentlichen Sitzungen des Stadtsenats können Gemeinderatsmitglieder, Bezirksvorsteher oder auch andere (sachkundige) Personen beigezogen werden. Der Magistratsdirektor nimmt an den Sitzungen teil und hat Antragsrecht.

Durch die Besonderheit Wiens als Stadtgemeinde und eigenes Bundesland ist der Stadtsenat mit der "Wiener Landesregierung" ident.