A finales del siglo XIX, la población valenciana comenzó a reducir sus tasas de natalidad y mortandad, que se fueron ajustando para situarse en los estándares que se consideran propios de las sociedades modernas, debido a las mejoras sanitarias, que permitieron la erradicación de algunas enfermedades contagiosas. Se produjo un crecimiento de la población, lento pero constante gracias al saldo vegetativo positivo, a pesar de epidemias como el cólera en 1885 y la gripe de 1918. Valencia recibió numerosos inmigrantes desde toda España, que ocuparon el espacio de los valencianos que marcharon al extranjero. El destino favorito fue la colonia francesa de Argelia, seguida de los países de América Latina, en especial Argentina y Cuba. Durante los años de la Primera Guerra Mundial, hubo un constante flujo de valencianos que marcharon a Francia para trabajar en las fábricas en sustitución de los obreros reclutados.

Muchos de estos inmigrantes regresaron a Valencia tras haber hecho fortuna en el extranjero, e invirtieron parte de su capital en industrias que experimentaron un gran crecimiento, principalmente la agricultura, destinada al extranjero:  a inicios del siglo XX se exportaban vinos a Francia y naranjas a Gran Bretaña. La expansión agraria, no obstante, tuvo el efecto de reducir la superficie de la Albufera en unas dos mil hectáreas.

Entre las industrias más importantes, destacan la empresa de fertilizantes químicos de los Noguera, creada en 1891, la Maquinista Valenciana, las fábricas de pólvora y explosivos, y la industria metalúrgica que produce principalmente herramientas agrícolas y componentes de la red ferroviaria.

El crecimiento demográfico y urbano de Valencia impulsó el sector de manufacturas y bienes de consumo, como lámparas, muebles y productos similares. Parte de la producción se destina a la exportación al resto de España y a los países latinoamericanos, aprovechando la red de contactos establecida por los valencianos residentes en el extranjero.

La consolidación de Valencia como la tercera ciudad de España impulsó un notable desarrollo urbanístico, tanto en obras públicas como privadas. En 1909, a fin de promocionar la idea de Valencia como una ciudad moderna y en continua evolución, se celebra la Exposición Regional, y al año siguiente la Nacional, ambas con gran éxito, en especial la primera. El mismo año de la Exposición Regional, comenzaron las obras del Mercado Central, concluidas en 1928, financiadas por las familias Moroder y Trenor(que recibió el título de conde por parte del gobierno), se inauguraron edificios emblemáticos de la ciudad, como el de Correos construido entre 1915 y 1922, cerca de donde se había inaugurado en 1913 el hotel Reina Victoria, o el Mercado de Colón, construido entre 1913 y 1916. En base a un plan urbanístico de 1887, se crearon a inicios del nuevo siglo las avenidas del Oeste y del Real, y se produjo la ampliación de la plaza de la Reina y el entorno de la plaza del Ayuntamiento fue reconstruido cuando se suprimieron varias manzanas y en las nuevas vías ampliadas, se instalaron las sedes de los Bancos de Valencia, de España y el Hispanoamericano. Las mejoras afectaros a los transportes públicos, se construyen las estaciones de Aragón y del Norte, edificada entre 1906 y 1921. En 1876, entró en funcionamiento la primera línea de tranvía en la ciudad, uniendo la ciudad con el Grao, y para 1900 ya existían varias líneas, todas ellas electrificadas.

La calle de la Paz fue el centro en el que la burguesía de la ciudad comenzó a establecerse, y allí se encuentran prestigiosos edificios como la Casa Oltra, en el pasaje de Ripalda. Las familias burguesas tienden a establecerse en las nuevas avenidas amplias, en edificios inspirados por el modernismo y el clasicismo de finales del XIX e inicios del XX. Esta modernización no oculta una faceta negativa del crecimiento de la ciudad, y es el surgimiento de barrios de obreros, fruto de la mentalidad burguesa de protegerse de de ciertos ambientes, considerados de «dudosa moralidad y levantiscos, fácilmente excitables», lo que produce la segregación de barrios obreros como zonas con peores condiciones y mala calidad de vida.