בנובמבר 1831 נכבשה העיר על ידי אבראהים פחה בדרכו לכבוש את עכו, בפקודת אביו מוחמד עלי, שליט מצרים. עלי מיקם את מחנה צבאו דרומית לעיר, ואת מפקדתו בסטלה מאריס. לאחר כיבוש עכו וחורבנה, עברו רבים מתושביה, וכן הקונסולים הזרים שהתגוררו בה, אל העיר חיפה, שנמלה הפך לנמל הצי המצרי. שלטונו של אבראהים פחה היה סובלני לבני הדתות השונות, הן משום עינם הבוחנת של הקונסולים הזרים והן בשל רצונם של פחה ושל עלי לכונן יחסים תקינים עם מדינות אירופה. המנזר הכרמליתי הפך אז למוסד הנוצרי הגדול בעיר. בתקופת שלטונו של פחה (1831–1840) התיישבו יהודים רבים בעיר, מרביתם עולים ממרוקו ומאלג'יריה; בשלהי התקופה העות'מאנית התגוררו בעיר כ-800 יהודים. בנוסף, התיישבו בעיר מהגרים ערבים רבים, בעיקר ממצרים.
הכיבוש הבריטי הראשון.
בספטמבר 1840 כבש צי בריטי את נמל חיפה במטרה לסיים את שלטונו של אבראהים פחה בארץ ישראל. לאחר נסיגת הצבא המצרי, עזב גם הצי הבריטי את העיר, והיא שבה לשלטון האימפריה העות'מאנית. באותן שנים עלה מעמדה של חיפה על זה של עכו, ונמלה הטבעי סייע להתפתחות יתר של המסחר והתיירות בה. במימון רוסי הוקם בנמל העיר מזח חדש על מנת לאפשר לצליינים רוסים להגיע מן הנמל לעיר, בדרכם למקומות הקדושים.
התיישבות הטמפלרים.
במהלך המאה ה-19 התרחבה העיר בסיוען של שתי קבוצות מתיישבים נוצרים: הראשונה - חברי המסדר הכרמליטי אשר ייסדו את המנזר במעלה ההר. השנייה הייתה קבוצת הטמפלרים מגרמניה, שהתיישבו באזור מישורי למרגלות הכרמל, מדרום לחוף הים ובסמוך לעיר העתיקה. (בתי המושבה הגרמנית שלאורך שדרות בן-גוריון דהיום שוחזרו והם מהווים כיום מוקד תיירותי).
המושבה הגרמנית הייתה גורם משמעותי ביותר בהתפתחות העיר ובהפיכתה לעיר מודרנית. ב-25 באוקטובר 1898 ביקר בעיר הקייזר וילהלם השני שהגיע לביקורו בארץ הקודש באוניה שעגנה בנמל חיפה. בנימין זאב הרצל, ששהה בארץ באותה עת במטרה לפגוש את הקייזר, אמנם לא הגיע לחיפה, אך שמע על היותה למעשה העיר המודרנית הראשונה בארץ, והפך אותה למקום התרחשות עלילת ספרו האוטופי "אלטנוילנד" ("תל אביב"), בו חזה את הקמת מדינת ישראל – כאשר בספרו חיפה היא בירת המדינה.
ראשית המאה ה-20.
בתחילת המאה ה-20 נחנכה בחיפה תחנת הרכבת חיפה מזרח, שהייתה תחנת הקצה המערבית של רכבת העמק, מסילה שחצתה את עמק יזרעאל בין חיפה לבין מסילת הרכבת החיג'אזית, בשטח סוריה-עבר הירדן. החיבור המסילתי האיץ את תנופת הפיתוח של נמל חיפה.
ב-15 באוקטובר 1905 יצאה מתחנת חיפה-מזרח הרכבת הראשונה לדמשק.
שטח העיר גדל מ-123 דונם ב-1841 ל-1,201 דונם ב-1914; האוכלוסייה גדלה מ-1,250 תושבים למעל 20,000 תושבים, אולם חרף גידולה והתפתחותה של העיר – שהפכה למרכז המסחרי של הגליל – נותרה עכו בירת המחוז העות'מאנית.
כבר ב-1891 נבנתה השכונה היהודית הראשונה מחוץ לחומות העיר. השכונה, ארד אל-יהוד, הוקמה ממזרח לחומות.
ב-1906 הקימה קבוצת יהודים אמידים, תושבי המושבה הגרמנית ברובם, בראשם עמדו שבתי לוי ומשה לוין, את "אגודת אחים". האגודה רכשה במעלה ההר חלקה בת 12 דונם, עליה הקימה את שכונת הרצליה (על שמו של הרצל) ובה 5 מבנים. כשכספם אזל, פנו לסיועה של הקרן הקיימת לישראל. בסוף 1912 היו בשכונה 12 בתים בנויים, ברחוב הנקרא עד היום רחוב הרצליה, והללו היו הבסיס לשכונת הדר הכרמל.
ב-1909 נטמנו בעיר שרידי גופתו של עלי מוחמד שיראזי, הבאב, מבשר הדת הבהאית, וחיפה הוכרה (לצידה של עכו) כאתר המרכזי של דת זו.
ב-1912 מנתה האוכלוסייה היהודית בעיר כאלפיים נפש, ואז החלה הקמת הטכניון, מוסד להשכלה גבוהה, המתמקד במדעי הטבע, מדעים מדויקים והכשרת מהנדסים וטכנאים. תחילה נקרא המוסד "טכניקום", ושמו שונה ל"טכניון" בעקבות מלחמת השפות שהתנהלה במוסד. בסמוך לטכניון הוקם ב-1913 בית הספר הריאלי העברי. כן נבנה בתקופת העלייה השנייה בית החרושת "עתיד" (לימים "שמן"). בנוסף הוקם בחיפה סניף של בנק אנגלו-פלשתינה.
מלחמת העולם הראשונה.
בימי מלחמת העולם הראשונה נפגעה כלכלת העיר בשל הפסקת המסחר, ורבים מתושביה רעבו ללחם. העיר הפכה למרכז היערכות של הצבא העות'מאני והוצבו בה גם חיילים מצבאות גרמניה ואוסטריה. במהלך המלחמה הציב הצבא העות'מאני יחידות ארטילריה ברחבי חיפה להגנה על מפרץ חיפה מפני נחיתה של כוחות הצבא הבריטי. חרף זאת נכבשה העיר על ידי הבריטים ב-23 בספטמבר 1918. נמל חיפה החל לשמש גם כנקודת אספקה וגם להיערכות עבור הצבא הבריטי, שכוחותיו התקדמו לכוון לבנון וסוריה. שבוע לאחר כיבוש העיר, ב-30 בספטמבר 1918, נכבשה גם דמשק, ובכך תמה המערכה על סיני וארץ ישראל במלחמת העולם הראשונה, והחלה תקופת המנדט הבריטי בארץ ישראל.
בחיפה טמונים 355 חללי האימפריה הבריטית בארץ ישראל במלחמת העולם הראשונה: 305 חללים טמונים בבית הקברות הצבאי, 49 חללים טמונים בבית הקברות ההודי וחלל אחד טמון בבית הקברות היהודי (שלושת בתי העלמין הם בקרבת חוף הים, בין דרך העצמאות לדרך יפו).
בתום מלחמת העולם הראשונה הוקמה "שכונת הטכניקום" ברחובות יונה, אחד העם ושמריהו לוין.
תקופת המנדט הבריטי.
שלטונות המנדט הבריטי הפכו את חיפה לבסיסם המרכזי במזרח התיכון. חיפה הצטיירה בעיני הבריטים כחוליה המקשרת בין בריטניה לבין השטחים המוחזקים על ידה במזרח התיכון ולבין המזרח הקרוב – נמל חיפה קישר את העיר אל בריטניה בתחבורה ימית, ורכבת העמק קישרה אותה למזרח בתחבורה מסילתית. נמל חיפה המודרני נחנך באופן רשמי בשנת 1933, לאחר שממשלת המנדט השקיעה רבות בפיתוחו. קו צינור נפט הונח בין עיראק לחיפה. העיר חוברה לרשת מסילות הרכבת באזור המזרח התיכון לאורך חוף הים התיכון, ולימים מתחנת הרכבת חיפה מזרח יצאו רכבות לשלוש יבשות (לקהיר שבאפריקה, לקונסטנטינופול שבאירופה ולדמשק שבאסיה). לפרק זמן קצר בשנות השלושים של המאה העשרים חיפה הייתה גדולה אף יותר מתל אביב. אוכלוסיית העיר שמנתה 15,000 תושבים בשנת 1918 גדלה לכ-130,000 תושבים עד שנת 1947.
בשנת 1923 הוקמה ליד חיפה שכונת הפועלים נשר שליד בית החרושת למלט נשר. רבים מפועלי בית החרושת היו תושבי חיפה. חלקם עברו לגור בנשר בשל הסיכון במעבר ליד הכפר הערבי בלד א-שייח'. עיקר הגידול באוכלוסייה היהודית בעיר חל עם בוא העלייה הרביעית והעלייה החמישית, שאנשיהן העדיפו להתיישב בערים הגדולות בארץ ישראל ובהן תל אביב, ירושלים וחיפה. העיר של אותם ימים הייתה למעשה מפוצלת בין שתי "ערים" נפרדות – העיר התחתית מזה והדר מזה. מרכז העיר היה מאוכלס ברובו בערבים ואילו הדר הכרמל צמחה כגרעין התיישבות עירונית עברי, שאת ההשראה להתפתחותו שאב מהעיר תל אביב. בין שני הרבעים התקיימה אינטראקציה דואלית, של חשש ותלות, עוינות וצורך הדדי, והוסדרו ביניהם קשרי תחבורה, מסחר ותעסוקה. המחצית הראשונה של שנות השלושים התאפיינו בתנופת בנייה הולכת וגדלה בחיפה. זו הייתה תקופה של פריחה כלכלית. מספר החדרים שנבנו בשנת 1935 היה פי עשרה ממספר החדרים שנבנו שלוש שנים קודם לכן, כשבסקטור היהודי הגידול היה פי 14. תנופה זו נעצרה בתקופת מאורעות 1939-1936. נמל חיפה שימש מקור פרנסה ליהודים רבים אשר התיישבו בעיר והקימו את הפרוורים הסמוכים לה בשנות ה-30 – קריית מוצקין, קריית ים, קריית ביאליק, קריית בנימין וכפר אתא (לימים, קריית אתא), אשר הפכו לערים לאחר קום המדינה, וטבעון וקריית עמל – שהפכו למועצה המקומית קריית טבעון. בשנת 1938 נוסד המרכז הרפואי רמב"ם, ועד היום הוא הגדול ביותר בצפונה של מדינת ישראל ובית החולים השלישוני (על-אזורי) היחיד בו.
נמל חיפה החדש נוסד באוקטובר 1933 והיה אחד הנמלים הגדולים ביותר במזרח התיכון באותה עת. תקופת המאורעות הייתה תקופה של האטה בפעילות הכלכלית בארץ ישראל ובחיפה. המאורעות הביאו לבריחת יהודים משכונות מעורבות בעיר התחתית: חארת אל-יהוד, ארד אל-יהוד, אזור רחוב נצרת (היום דרך בר יהודה) ועוד. תושבים אלה עברו להתגורר בהדר הכרמל, במבני ציבור ובמחנות אוהלים. מספר מפעלים נסגרו, ויחסי המסחר שהתקיימו בין האוכלוסייה היהודית והערבית פסקו. מאורעות אלה השפיעו על התפתחותו של מרכז עסקים בהדר הכרמל. בשנת 1937 נבנה בית הקרנות ברחוב הרצל. היה זה המבנה הראשון בשכונה זו שכולו יועד לעסקים. נעשה גם שינוי בנתיבי התחבורה הציבורית, וזאת כדי להגביר את נגישותה של הדר הכרמל.
לאחר פרסום מסקנות ועדת פיל ולקראת בואה של "ועדת המומחים" מטעמה, מינתה הסוכנות היהודית בסוף 1937 ועדות משנה לאיסוף נתונים. הוועדה לענייני חיפה, בראשות הקולונל פרדריק קיש, מצאה כי משקלם הסגולי של היהודים בעיר גדול יותר מזה של הערבים: היהודים החזיקו כ-44% מן הקרקעות בעיר, לעומת 26% בלבד לערבים, כאשר שאר הקרקעות היו שייכות לבני עדות אחרות ולחברות כלכליות וממשלתיות. יחד עם מפרץ חיפה, היה הרכוש הקרקעי היהודי 64% ואילו הערבי 12% בלבד.
טביעתה של הפאטריה.
הפאטריה הייתה אוניית גירוש בריטית שרוכזו עליה מעפילים משלוש אניות מעפילים שנתפסו בנובמבר 1940, ליד חופי ארץ ישראל, במטרה לגרשם למאוריציוס. על מנת לעכב את הגירוש הטמינה ההגנה פצצה באונייה בעת שזו עגנה בנמל חיפה במטרה לגרום לה נזק קל, אך הנזק היה גדול מהמתוכנן והאונייה טבעה ב-25 בנובמבר 1940, ועימה למעלה מ-200 מעפילים ו-50 חיילים בריטים.
מלחמת העולם השנייה.
במהלך מלחמת העולם השנייה, בשל הפסקת המסחר בים התיכון, נעצרה התפתחות העיר, אולם היא נותרה בעלת חשיבות אסטרטגית רבה עבור המעצמות בשל מתקני זיקוק הנפט שבה.