תקופת הזוהר של החיים הדתיים והחרדיים בתל אביב הייתה בעיקר בין הקמת המדינה לסוף שנות השבעים של המאה העשרים. חיי הדת פרחו, בתי כנסת נפתחו למאות, הוקמו מוסדות חינוך. בראש השנה נהגו אלפי אנשים להגיע אל גדות הירקון, לתשליך. באותה תקופה שרר כבוד הדדי בין התושבים הדתיים והחילוניים בעיר, שחיו בשכנות. רוב החנויות היו סגורות בשבתות, ואווירת השבת ניכרה בחוצות העיר.
בשנות השבעים החלה מגמה של עזיבה, בעיקר בחוגים החרדיים. גורם משמעותי בתהליך זה היה ראש העיר שלמה להט, שהחלטתו לפתוח מועדונים, בתי קולנוע ומוסדות תרבות אחרים בשבתות, גרמה לדתיים לתחושה שתל אביב הולכת ומקצינה בחילוניותה. בד בבד, עם התייקרות הנדל"ן בתל אביב וטרם ההתייקרות בבני ברק, נקרתה הזדמנות מיוחדת לאותם שחפצו לעבור לסביבה חרדית יותר, והם מכרו את דירותיהם בתל אביב ועקרו לבני ברק השכנה. רבים מהאדמו"רים שהשתכנו בעיר נפטרו במשך השנים, וממשיכי דרכם לא חפצו לגור בעיר המתחלנת. גם התפרצויות של מאבקי דת שאירעו פה ושם, הגבירו את ההגירה לערים אחרות, דתיות יותר. סיבות אלו, הקיימות עד היום, גורמות עדיין להגירה חרדית מתל אביב החוצה.
בקרב הציבור הדתי-לאומי לא ניכרה מגמה בולטת של הגירה שלילית, אך חלה ירידה ניכרת באוכלוסייה זו. הגורם העיקרי לכך הוא משפחות שהזדקנו או נפטרו וללא ילדים. חלק מתלמידי בתי הספר הממלכתיים-דתיים העירוניים נטשו את הדת כשהתבגרו, חלק עברו לערים אחרות, כגון גבעת שמואל, רעננה ופתח תקווה, חלק קטן יותר עקרו להתנחלויות, ומיעוט התלמידים הקצינו והפכו לחרדים.
רבני תל אביב.
(אשכנזי וספרדי):
מלבדם חיו ופעלו בעיר מאות , שכיהנו כמורי הוראה, דיינים, אדמו"רים ורבני שכונות ובתי כנסת.
בין הרבנים המתגוררים בעיר:
הרב חיים גדליה צימבליסט, הרב שלמה דייכובסקי, לשעבר אבות בית דין בבית הדין הרבני הגדול, הרב משה מאיה והרב מרדכי אוירבך.
בתי כנסת בתל אביב.
בתל אביב ישנם מאות בתי כנסת. חלקם נוסדו בתקופות מוקדמות בקורות העיר, חלקם פעיל עדיין פעילות מלאה, חלקם פעילות חלקית (בשבתות ובחגים), וחלקם סגר את שעריו מאין נכנס בו להתפלל. להלן פירוט של בתי כנסת ייחודיים או משמעותיים בקורות העיר:
מוסדות חינוך דתיים וחרדיים בתל אביב.
ברוב התקופות התקיימו בתל אביב מספר רב של מוסדות חינוך חרדיים. המוסדות כללו תלמודי תורה, ישיבות וסמינרים לבנות.
בתי ספר תיכוניים.
מבין בתי הספר הדתיים בעיר היה התיכון העירוני ב'-ג', הידוע יותר בכינוי "צייטלין".
ישיבות.
לאורך התקופות שכנו בתל אביב ישיבות רבות וחשובות, שהעמידו תלמידי חכמים, רבנים ודיינים.
בתל אביב היו גם כוללים לאברכים נשואים, הן כאלו שגרו בעיר עצמה והן כאלן שהגיעו ללמוד בכוללים מחוץ לעיר. כזה היה כולל "בית יהודה" של הרב יחיאל מיכל פיינשטיין, חתנו של הרב מבריסק, שהתגורר בעיר והחזיק ישיבה וכולל, בהם למדו תושבי חוץ רבים. ממשיכים לפעול בעיר הכולל של משפחת קנול במלון דבורה, כולל בבית הכנסת סדיגורא ועוד.
בתי ספר ותלמודי תורה.
בתל אביב היו תלמודי תורה רבים ובתי ספר לבנים ולבנות.
בית הספר הדתי הראשון בתל אביב היה בית הספר "תחכמוני". הוא הוקם תחילה ביפו, ולאחר מכן עבר לתל אביב. במשך שנים רבות הוא היה בית הספר הדתי-ציוני היחידי בעיר. בית הספר הוקם בשנת ה'תרפ"ה, על ידי רבנים ועסקנים של תנועת המזרחי. הוא כלל ארבע עשרה שנות לימוד, בחטיבה יסודית ותיכונית. נלמדו בו מקצועות היהדות, לצד לימודים כלליים. בית הספר השתכן ברחוב ליליינבלום, בבניין שנרכש בכספי תרומות שנאספו על ידי פעילי תנועת המזרחי. הוא נסגר בשנות השבעים של המאה העשרים, עקב התמעטות האוכלוסייה הדתית בתל אביב. בעיר שוכנים מספר בתי ספר ממלכתיים דתיים. מהידועים שבהם בית ספר מירון, בית ספר מוריה, ממלכתי דתי דיזנגוף.
תלמוד התורה החרדי הראשון שנוסד בעיר היה "הסתדרות החרדים", שנבנה ברחוב החשמונאים פינת מלצ'ט. מאוחר יותר הוקמו תלמוד התורה "יסודי התורה", שיועד בעיקר עבור הציבור הכללי, ו"סיני", שיועד בעיקר עבור החסידים.
אחד ממוסדות החינוך הידועים הוא תלמוד התורה של חסידי בעלז. המוסד שכן בתחילה בשכונת נווה צדק, אך הועבר אחר כך לבנין שבו התגורר האדמו"ר רבי אהרן רוקח מבעלז, ברחוב אחד העם. במוסד זה מתחנכים רבים מבני העיר, אף כאלו שלא קשורים כלל לחסידות.
תלמוד תורה ותיק וגדול בתל אביב הוא תלמוד תורה של חסידות חב"ד. התלמוד תורה נוסד בשנת 1930 ברחוב הרב קוק, וכיום שוכן בשכונת יד אליהו ומונה כ-200 תלמידים, בהנהלת הרב יוסף שמואל גרליצקי.
סמינרים ואולפנות לבנות.
אחד ממוסדות הלימוד העל תיכוניים המפורסמים ביותר במגזר החרדי שוכן בתל אביב. בית הספר היסודי בית יעקב לבנות הוקם בשנת ה'תרצ"ג (1933), על ידי הרב שצ'רנסקי, בקרבת התחנה המרכזית הישנה של תל אביב. בשנת 1937 כאשר גדל בית הספר והתפתח, הקים שצ'רנסקי גם בית ספר תיכון וסמינר ללימודים על תיכוניים. כיום מפורסם "סמינר שצ'רנסקי" בקרב המגזר החרדי, ובאות ללמוד בו אף בנות מחוץ לתל אביב.
בשנת ה'תרצ"ו הקימה הרבנית חיה דבורה גולדשמיד את סמינר בית יעקב החדש. בשנת תשי"ח נסגר הסמינר.
סמינר לבנות 'בית יעקב' הוקם בבניין איחוד שיבת ציון.
בעיר שוכנת אולפנה המשתייכת למרכז ישיבות בני עקיבא וידועה בכינוי "האולפנית". בראשה עמדו עד שנת ה'תשע"ה הרב יהושע מגנס ורעייתו הרבנית יפה.
הקהילות החסידיות של תל אביב.
החסידויות שקבעו את מרכזן בתל אביב היו בעלז, ביאלא, מונקאטש, לעלוב, הוסיאטין, סדיגורה, מודז'יץ, בוהוש, אוז'רוב, סטריקוב, וסלוי, נדבורנה, קוז'ניץ, קוידנוב ועוד. לפחות ארבעים חסידויות שכנו במרכז העיר.
גם קבוצות חסידיות שאדמו"רן לא קבע את מקומו בתל אביב, יסדו קהילות גדולות בעיר. על קבוצות אלו נמנות חב"ד, אמשינוב, סקרנביץ, מעזריטש, רדומסק וקרלין. הידועה ביותר מקבוצות אלו היא חסידות גור, שמאות מבניה התגוררו בעיר. בשנת תרצ"ט היו בעיר 25 בתי כנסת של חסידות גור.
שלושת האדמו"רים האחרונים, הנמנים עם שושלת רוז'ין, היו צועדים לעיתים יחדיו ברחובותיה של תל אביב, והדרת פניהם עוררה רגש כבוד אף מצד יהודים חילוניים לגמרי.
בין השנים 1920 ל-1950 היה בתל אביב מרכז חסידות חב"ד בארץ ישראל. לאחר מכן עבר מרכז החסידות לכפר חב"ד. עם זאת ארגון צעירי אגודת חב"ד נשאר במקום עד לשנת 1988.
החסידים הנהיגו בתל אביב את טקס "שירת הים". בליל שביעי של פסח היו נוהרים אלפי איש ובראשם האדמו"רים אל עבר חוף הים, בדרך כלל בסוף רחוב אלנבי. שם היו פותחים בקריאה נרגשת של שירת משה ובני ישראל, אותה שרו - על פי המסופר בתורה - כאשר נבקע ים סוף והם חצו בתוכו בחרבה. עד היום מתקיים טקס זה, אם כי מספר המשתתפים בו פחת במשך השנים עקב התמעטות היהודים האורתודוקסים בה.
כאמור, תהליך ההגירה השלילית לא פסח על הקהילות החסידיות. אף כי עדיין ישנם מספר אדמו"רים המפעילים בעיר בתי כנסת ומוסדות חסד ותורה, וכן מספר אדמו"רים הפועלים בעצמם בתל אביב כמו האדמו"ר מווסלוי והאדמו"ר מקוז'ניץ. בשנים האחרונות התיישב בעיר רבי אפרים דב טייטלבוים, האדמו"ר מהוסאקוב, שהתיישב בבית הכנסת של חמיו, רבי משה לופוביץ' האדמו"ר מבוקרשט, וכיום בבית הכנסת של חסידות בוהוש בשדרות רוטשילד. הוא מפעיל במקום הכנסת אורחים ובית תמחוי. גם ביפו נותר אדמו"ר אחד, הרבי מביטשקוב. כמו כן קיימות עד היום קהילות של חסידות גור חסידות בעלז וחסידות חב"ד.
היהדות האורתודוקסית בתל אביב כיום.
על המתחולל כיום בתחום חיי הדת בתל אביב חלוקות הדעות. רבה של תל אביב, הרב ישראל מאיר לאו, טוען כי בעבר פעלו בעיר כשבע מאות בתי כנסת, וכיום ישנם 545 בתי כנסת פעילים, מחציתם פעילים אף בימות החול. מאידך יש המבחינים בין המתרחש בחלק מהשכונות, כגון יד אליהו, שכונת שפירא, קריית שלום, תל כביר והתקווה, שם קיימת התעוררות דתית ובתי הכנסת פעילים ושוקקים, לבין המתרחש במרכז העיר, שם קיימת שקיעה דתית ובתי הכנסת עומדים שוממים. הדעות חלוקות גם בשאלה מה לעשות לנוכח המצב. לדעת הרב הראשי לישראל לשעבר, יונה מצגר, כדאי לסגור בתי כנסת שפעילותם במצב של גסיסה מתמשכת ולצרף מתפללים מכמה בתי כנסת שכאלו לבית כנסת פעיל אחד. לעומתו סבור רבה של תל אביב, ישראל מאיר לאו, כי אין להחפז בסגירת בתי כנסת, אף אם פעילותם חלקית ביותר, משום שתמיד עשוי המצב להשתפר, מתפללים חדשים עשויים להצטרף ולבתי הכנסת תהיה עדנה.
במספר שכונות בצפון העיר אין כלל בניין קבוע של בית כנסת, והנושא נמצא בתהליכים שונים של אישורים או במאבקים בין קבוצות שונות של תושבים. ברמת אביב ג' הוקצה מגרש לבית כנסת אבל בנייתו מתעכבת זמן רב בשל התנגדות השכנים. בתל ברוך צפון הונחה אבן-פינה לבית כנסת ב-2008. שכונות נוספות שבהן מתוכננת בניית בית כנסת הן כוכב הצפון, רמת אביב החדשה ואזורי חן.
כתשע מאות חנויות ובתי עסק מצוידים בתעודת כשרות של הרבנות, וכמה עשרות מהם מצוידים אף בכשרות למהדרין. בעיר ישנם כעשרים מקוואות טהרה המותחזקים על ידי הרבנות הראשית לתל אביב.
חסידות גור, שהייתה מהחסידויות הגדולות בעיר, עדיין קיימת ופעילה. במרכז העיר קיימים ארבעה בתי כנסת של החסידות. החסידים אף הקימו שכונה בצפון העיר - קריית הרי"ם לוין, בה מתגוררות כמאתיים משפחות גוראיות. בסמיכות לשכונה נמצאת ישיבת חידושי הרי"ם.