בתחום התחבורה, בעשור זה נבנו גשרים חדשים מעל נחל איילון ומעל הירקון. רוב הגשרים היו גשרי ביילי זמניים, אשר לקראת סוף העשור ועד לשנות השמונים הוחלפו לאיטם בגשרי קבע מבטון. הגשרים גרמו לשיפור הנגישות אל העיר, אך גם תרמו לעומסי התנועה ולבעיות החניה שהופיעו בעשור זה. החל משנת 1964 החלו עבודות העמקת, יישור והסדרת אפיק האיילון לקראת סלילת נתיבי איילון בעשורים הבאים. גם תוכנית להקמת רכבת תחתית החלו לקדם בעשור זה, אולם מהלך זה נקטע בעקבות מלחמת יום הכיפורים. בשנת 1967 החלו לבנות את התחנה המרכזית החדשה, שנחנכה כעבור 26 שנים. בשנת 1965 במקביל לפתיחת נמל אשדוד, נסגרו נמלי תל אביב ויפו. נמל יפו המשיך לשמש כנמל דייג.
בעשור זו הוכנו תוכניות לבניית פארק הירקון (אך רק בשנת 1969 החלו עבודות בשטח להקמתו), ולבניית מתחם תרבות נוסף למתחם הבימה בשדרות שאול המלך. כן נחנכו אצטדיון בלומפילד ואצטדיון יד אליהו (כאצטדיון כדורסל פתוח) בתקופה זו. עיריית תל אביב עברה מבית העירייה הישן בכיכר ביאליק לבית העירייה החדש בכיכר מלכי ישראל החל משנת 1965 (מהלך שהושלם בשנת 1968).
שנות השבעים.
בשנות ה-70 נמשכו והתעצמו המגמות שהחלו בעשור הקודם, של צמצום במספר התושבים במקביל לגידול במספר העסקים, הזדקנות התושבים, והתבלות התשתיות. למרות הצמצום באוכלוסיית העיר, מעמדה של העיר כמרכז הכלכלי של ישראל ושל המטרופולין התחזק. המע"ר התרחב לכיוון צפון מזרח - משדרות רוטשילד לכיוון רחוב קפלן ושדרות שאול המלך, והמשיך בתהליך ההתמחות, שעיקרו התמקדות בענפי עסקים ופיננסים לצד צמצום בעסקי המסחר והמלאכה. עסקים רבים התמקמו בדירות מגורים במרכז העיר. כתוצאה מתהליכים אלו הוחרפו עומסי התנועה והמחסור במקומות חניה, במיוחד בשעות היום.
כדי להתמודד עם תהליכים אלו, ולהימנע מאימוץ תדמית של עיר דועכת, החלה עיריית תל אביב להדגיש את מעמדה של תל אביב כמרכז תרבותי. מדיניות זו באה לידי ביטוי בהרחבת אירועי התרבות ואירועי החוצות, ובהגדלה משמעותית בתמיכה במוסדות תרבות. בעשור זה גם נחנכו בניין מוזיאון תל אביב החדש, בניין ספריית בית אריאלה החדש, הושלם שיפוץ תיאטרון הבימה, נפתח הסינמטק, ונוסדו מספר תיאטראות קטנים. תחום התרבות קיבל תאוצה במיוחד לאחר המהפך שחל בעקבות הבחירות לעירייה שהתקיימו ב-31 בדצמבר 1973, בהם שב הגוש האזרחי (המפלגה הליברלית במסגרת הליכוד), הפעם בהובלת שלמה להט, להנהיג את העירייה.
בעשור זה הבשילו תוכניות פיתוח רבות שתוכננו בעשור הקודם. כך למשל הואץ פיתוח פארק הירקון, נבנה פרויקט מנשייה, קודם פרויקט שיקום יפו העתיקה, נמשכה הבנייה בשיכון למד, פרויקט נתיבי איילון התקדם בעצלתיים, נבנו שוברי גלים כדי להרחיב את חופי הים, נבנו בתי מלון רבים ("חומת בתי המלון") לאורך החוף, והושלם פינוי שכונות מצוקה דוגמת שכונות מחלול ונורדיה. גם מרכזי קניות מודרניים החלו להיבנות, כמו לונדון מיניסטורס, ולקראת סוף העשור גם דיזנגוף סנטר. מרכזים אלו תרמו לדעיכת הפעילות במספר רחובות ראשיים, הבולט בהם היה רחוב דיזנגוף.
לאחר המהפך הפוליטי ב-1977 הוחל בביצוע פרויקט שיקום השכונות. מספר שכונות בעיר טופלו במסגרת הפרויקט, בהן שכונת התקווה, יפו ד', נווה אליעזר, נווה שרת, ועג'מי. הפרויקט התמקד בשיקום התשתית הפיזית, השקעות בפיתוח סביבתי ובגינון, הרחבת ושיפוץ בתים, ובהקמת מרכז קהילתי וטיפוח פעילותו בכל שכונה. כצעד נלווה הוקמו ועדי השכונות.
שנות השמונים.
בשנות ה-80 נמשכו מגמות שהחלו בעשורים הקודמים, בהם מגמת הצמצום במספר התושבים, שהגיעה לשיאה בשנת 1988, אז חל המהפך במגמה. לצד מגמה זו נמשכו תהליכי התפשטות המע"ר צפון מזרחה ותהליכי ההתמחות. כן נמשך תהליך שבו התגבש דימוי העיר כמוקד התרבות המרכזי, וכעיר שמתפקדת בדומה לערים גדולות בעולם, למרות גודלה המצומצם ביחס אליהן. החל משנת 1989 מיתגה העירייה את העיר כ"עיר ללא הפסקה", מיתוג שהשפיע מאוד על דימוי העיר כבירת חיי הלילה וכעיר הפועלת מסביב לשעון, בשונה משאר ערי ישראל באותה תקופה.
כדי למנוע ממרכז העיר להפוך למרכז עסקים ללא תושבים, הנטוש בלילות ומשמש כמוקד פשיעה, החליטה העירייה בראשית העשור לבצע פרויקט החייאה עירונית (כאזור מגורים) באזור לב העיר. פרויקט זה אמור היה לשמש מודל לשאר אזורי מרכז העיר. במסגרת הפרויקט עודדה העירייה שיפוץ מבנים, והסבתם מחדש ממשרדים לדירות מגורים. השימושים העסקיים שנדחקו מהמרכז עברו לרוב למגדלי משרדים שהוקמו באזורים אחרים, במיוחד במתחם הבורסה ברמת גן (ואכן ביקורת רבה הוטחה בעיריית תל אביב שבעצם דחקה מתחום העיר עסקים רבים לטובת שכנתה, והפסידה הכנסות רבות). כן עודדה העירייה את הפעילות הקהילתית בשכונות לב העיר. בלט במיוחד פרויקט הפיכת רחוב שינקין מרחוב מסחרי מזדקן למרכז תרבות ארצי, שבו הצטרפה העירייה ליוזמת תושבי הרחוב. רחוב שינקין במידה רבה החליף בשלהי העשור את רחוב דיזנגוף השוקע כאחד מסמליה העיקריים של העיר ותרבותה.
האוכלוסייה ששבה להתגורר בשכונות אלו הייתה בעיקר אוכלוסיית צעירים שהתגוררו בדירות שכורות, ותל אביב הפכה למוקד משיכה לרווקים צעירים מכל הארץ. עם זאת רק בעשור הבא חל גידול באוכלוסיית בעלי המשפחות והילדים במרכז העיר. כתוצאה מהצמצום הנמשך במספר התושבים, במיוחד של בעלי המשפחות, נסגרו בתי ספר וגני ילדים רבים. מאידך הוקמו בעשור זה בתי ספר מתמחים, דוגמת בית הספר לטבע, בית הספר לאומנויות ובתי ספר דמוקרטים.
בעשור זה נפתחו לתנועה נתיבי איילון, ולקראת סופו חצו את העיר מצפונה לדרומה, ובכך תרמו גם להגברת הנגישות אל העיר, אך הדבר תרם להחרפת עומסי התנועה ובעיות החניה. גם הוספת חניונים רבים ברחבי העיר לא הועילה לצמצום בעיות אלו. כן מערכת הרכבות המשיכה בדעיכתה, ובשנת 1983 נסגר הקו לנגב וזמן קצר אחר כך בוטל הקו לירושלים (שחודש ובוטל לפרקים בשנות התשעים). בעקבות ביטול הקווים הדרומיים נסגרה תחנת הרכבת תל אביב דרום.
כמו כן בעשור זה הושם דגש על גינון. במסגרת זו שוקמו גנים רבים, במיוחד הגנים בין המבננים שהוקמו במסגרת תוכנית גדס. כן הושלם שיקום הטיילת המרכזית וחופי העיר, וחוף הים הפך שוב למקום בילוי מרכזי בהוויית העיר. ההשקעות הרבות בתחום התרבות ובאירועי חוצות בלטו בתקופה זו, במיוחד מופעי החינם שנערכו בפארק הירקון וקיום פסטיבלים רבים, חלקם ביוזמה פרטית. מרכז סוזן דלל נבנה בנווה צדק, ובתקופות מסוימות פעל בו תיאטרון נווה צדק. מספר בתי הקולנוע החל להצטמצם, אך מנגד בתי קולנוע רבים פוצלו למספר אולמות קטנים. ב-1986 גם נשרף קולנוע מוגרבי שהיה אחד ממוסדות התרבות החשובים בעיר. מיזם נרחב של הצבת פסלי חוצות ברחובות העיר החל, כשכל יזם חויב לממן הצבת פסלים שעלותם נקבעה על פי אחוז מסוים מעלות הפרויקט. פרויקט שיקום השכונות (הפיזי והחברתי) נמשך בשכונות ספציפיות, אך בד בבד חל בשאר אזורי העיר צמצום בשירותי הרווחה, ונמשכו התבלות התשתיות.
מלחמת המפרץ.
ב-17 בינואר 1991 נפתחה מלחמת המפרץ עם תקיפת כוחות הקואלציה את עיראק לאחר שזו פלשה לכווית. במהלך המלחמה שיגר צבא עיראק 39 טילי סקאד לעבר ישראל, ורובם כוונו אל תל אביב. העיר ספגה את שש הפגיעות הראשונות, ובשטחים פתוחים בדרומה ובצפונה הוצבו סוללות טילי פטריוט שניסו ליירט את טילי הסקאד. במהלך תקופה זו, עזבו את העיר רבים מתושביה באופן זמני, והשתכנו ביישובים רחוקים מן המרכז. אחרים יצאו את העיר מדי יום כדי לישון מחוץ לה, וגרמו לעומס כבד בכבישים היוצאים ממנה. שגרת היום והכלכלה העירונית נפגעו בתקפת המלחמה באורח קשה. אך סיומה של המלחמה בפורים גרם להעצמת חגיגות החג, ותקופת המלחמה בעיר זכתה לאזכורים תרבותיים רבים כגון בספר שירת הסירנה ובסרט החברים של יאנה. חגיגות אלו העצימו את חזרתם של התושבים לתל אביב והאוכלוסייה אף גדלה משהייתה קודם לכן.
שנות התשעים.
החל מתחילת בשנות ה-90 סבלה העיר ממספר פיגועי התאבדות קטלניים, ובהם הפיגוע בקו 5 (1994), הפיגוע בדיזנגוף סנטר (1996) והפיגוע בקפה אפרופו (1997).
בתחום התחבורה החריפו עומסי התחבורה וזיהום האוויר. הנפגעים העיקריים היו הולכי הרגל, לאחר שבסוף שנות השמונים הותר למכוניות לחנות באופן חלקי על שולי המדרכות (שהפך בפועל להיתר חניה מלא על המדרכות), ובעקבות פרויקט של הצרת מדרכות לשם הוספת מקומות חניה. רק בשנות האלפיים החלה העירייה לנסות ולהשיב את הגלגל לאחור. בראשית שנות ה-90 הוקמו מספר מסופי תחבורה משניים, כמו מסוף כרמלית, מסוף רדינג ומסוף 2000, הסמוך לתחנת הרכבת מרכז, שתרמו לפיזור התחבורה הציבורית בעיר. כמו כן הוקמו חניוני "חנה וסע" שנועדו להקטין את מספר כלי הרכב הנכנסים אל מרכז העיר. בשנת 1993 נחנכה התחנה המרכזית החדשה, 26 שנים לאחר יריית אבן הפינה. במהרה התברר כי התקוות שתלו בתחנה זו נכזבו.
בתקופה זו הואץ פיתוח הרכבת, והיא הפכה לגורם משמעותי כאמצעי יוממות אל העיר. בשנת 1993 נחנכה מסילת איילון, ולראשונה חוברו קווי הצפון והדרום דרך העיר. בעקבות זאת נחנכו תחנות רכבת חדשות לאורך ציר האיילון, ששיפרו את נגישות התושבים אל הרכבת, דוגמת תחנות השלום, ההגנה והאוניברסיטה. כן חודשו קווי רכבת ותיקים, נפתחו קווים חדשים, פרבריים ובין עירוניים, הוגברה מאוד תדירות הרכבות והרכבת הפכה לאמצעי תחבורה משמעותי.
בשל בעיות התחבורה עמד נושא הקמת מערכת להסעה המונית במרכז השיח הציבורי, ובשנת 1997 הוקמה חברת נת"ע הופקדה על תכנון והוצאה לפועל של הפרויקט.