לאחר שהתקבלה ההחלטה על כיבוש באר־שבע, החלו יחידות המודיעין הבריטיות בסדרה של פעולות הטעיה, שנמשכו מספר חודשים, אשר מטרתן לשכנע את הטורקים כי הם מתכוונים לתקוף שוב את עזה. פעולות אלו כללו פיזור עלוני תעמולה ממטוסים מעל לחפירות הטורקים, שידורי אלחוט כוזבים ושתילת מסמכים מודיעיניים מזויפים אצל היריב. הבריטים ייחסו לכיבוש באר־שבע חשיבות עליונה, שכן אם ההתקפה הייתה נכשלת, או אם היו הטורקים מספיקים לפוצץ את הבארות הפועלות בעיר, היו הכוחות בריטים נשארים ללא מים, ואלפי הסוסים והגמלים של צבאם היו גוועים בצמא.
בבוקר ה 31 באוקטובר 1917, לאחר לילה של רכיבה מאזור עסלוג' וחלוצה, נערכו צבאות הברית להתקפה על באר שבע. הלוחמים הטורקים הגנו על העיר בעוז והלחימה נמשכה שעות. עם התקרב שעת השקיעה הוחלט לכבוש את באר שבע בהתקפה חזיתית של יחידת "הפרשים הקלים". כ־20 דקות לפני השקיעה נערכו הגדוד הרביעי והגדוד השנים עשר מהבריגדה הרביעית של הפרשים האוסטרלים להתקפה והסתערו בדהירה מהירה בשטח פתוח אל מול החפירות הטורקיות. בשל מהירות הדהירה לא הספיקו הלוחמים הטורקיים לכוון כראוי את כלי נשקם והפרשים האוסטרלים פרצו את קווי ההגנה.
עם כיבושה של באר שבע החלה המתקפה הגדולה של גנרל אלנבי בארץ ישראל וחודש לאחר כיבוש באר-שבע נכבשה גם עזה ומערך ההגנה הטורקי בדרום התמוטט. מכאן הדרך ליעד הנכסף של הכוחות הבריטיים - ירושלים הייתה קצרה, אליה נכנסו כוחות הגנרל אלנבי ביום 9.12.1917.
קרב זה נחשב לקרב הרכוב הגדול האחרון בהיסטוריה. בבאר שבע שוכן בית קברות צבאי לחללי מלחמת העולם הראשונה שבו קברים של חיילים בריטים, אוסטרלים וניו זילנדים, לידו נחנכה בשנת 2002 אנדרטה לזכר החיילים העות'מאניים.
אחרי כיבוש רפיח ב-1917 בנו הבריטים מסילה ברוחב תקני מרפיח אל באר שבע. קו זה נחנך במאי אותה שנה. עם תום מלחמת העולם הראשונה, הייתה באר שבע מחוברת בשתי מסילות, אחת צרה אל לוד והשנייה תקנית אל רפיח וממנה דרומה למצרים וצפונה ללוד ולחיפה. המסילה לרפיח הייתה פעילה עד שנת 1927 ואז נפסקה גם בה תנועת הרכבות מכיוון שלא הייתה לה הצדקה כלכלית.
שלטון הבריטים.
ב-16 בנובמבר 1920 הגיע הנציב העליון הרברט סמואל לביקור ממלכתי בבאר שבע. הטקס נערך ברחבה שליד בית הספר לילדי הבדואים.
בימי השלטון הבריטי הייתה ביר א-סבע עיר ערבית ועד 1936 חיו בה מספר משפחות יהודיות. על פי מפקד אוכלוסין של שנת 1922 היו בבאר שבע 2,356 תושבים מתוכם 235 נוצרים, 98 יהודים ו-11 דרוזים. על פי מפקד האוכלוסין של שנת 1931 היו בבאר שבע 2,959 תושבים, מהם 2,751 מוסלמים, 152 נוצרים, 11 יהודים ו-5 בהאים. בעיר היו 545 בתים. על פי סקר הכפרים 1945 חיו בה כ-5,570 תושבים. הבריטים מינו לראשות העירייה את השייח' פריח אבו מדין, שייח' שבט החנאג'רה, שהיה מהאנשים המשפיעים באוכלוסיית האזור ושימש במלחמת העולם הראשונה כמורה דרך לכוחות הבריטיים. השייח' היה אחד הבדואים הבודדים שגרו אז בעיר.
התקופה הישראלית.
מלחמת העצמאות.
על פי תוכנית החלוקה של האו"ם העיר הייתה אמורה להיכלל בשטח המדינה הערבית.
במהלך פלישת הצבא המצרי לארץ ישראל במלחמת העצמאות, השתלטו על העיר ב-19 במאי 1948 שני גדודים של האחים המוסלמים, שחלקם נותר בעיר וחלקם המשיכו דרך חברון לעבר ירושלים. במסגרת "מבצע משה", שהיה חלק ממבצע יואב, הטיל מפקד חזית הדרום, האלוף יגאל אלון, את כיבוש העיר על חטיבת הנגב בפיקוד נחום שריג. כיבוש העיר נקבע ל-20 באוקטובר 1948.
ההתקפה על העיר החלה רק בשחר ה-21 באוקטובר. אז החלה הרעשה ארטילרית על העיר מכמה כיוונים והחלו התקפות הסחה משוריינות. את ההבקעה לשטח המבוצר הובילה מחלקת הפריצה של גדוד 9. לאחר שהשתלטה על השכונה החדשה, שהייתה חלק מהמערך המבוצר, חדרה לעיר פלוגת "הקומנדו הצרפתי", שטיהרה את השטח הבנוי של העיר והתקדמה עד סמוך לבניין המשטרה שבו הייתה ממוקמת מפקדת הצבא המצרי. בשעה 09:00 נכנע המפקד המצרי לאחר שנורו פגזי נ"ט מתותח שהיה מוצב על זחל, לעבר בניין המשטרה. בשעות הצהריים של 21 באוקטובר נכבשה העיר, ומיכאל הנגבי נתמנה למושל הצבאי של העיר. ב-20 בנובמבר הגיעו לעיר ליאונרד ברנשטיין והתזמורת הפילהרמונית הישראלית להופיע בפני החיילים.
זמן קצר לאחר כיבוש העיר הוקם בה בית חולים צבאי זמני שנוהל על ידי חיל רפואה.
לאחר קום מדינת ישראל.
מיד לאחר הכיבוש נמסר העיר לידי חברת אפיקים בנגב כדי שתפתח את העיר, והיא נוהלה במשותף על יד החברה והמושל הצבאי. ב-12 בינואר 1949 האזרחים היחידים שהתגוררו בבאר שבע היו עובדי חברת "אפיקים בנגב" שעבדו על פיתוח העיר. במקום גם נפתח בית כנסת. בהמשך 1949 הוחל באכלוס הבתים שניטשו על ידי התושבים הערבים במשוחררי צה"ל ובעולים חדשים. תנאי למגורים בעיר היה להוכיח לחברה יכולת להתפרנס בעיר ומקום מגורים עם אינסטלציה. בחילת אפריל 1949 היו בעיר כמאה משפחות, רובן של עובדי סולל בונה ששיקמו את הבתים הנטושים. במקביל לאכלוס העיר הנטושה הועלו תוכניות להרחבת העיר והתקיימו טקסי נטיעות בשטח המיועד להרחבה. בסוף מאי 1949 הונח אבן פינה למבנה הראשון בהרחבה של העיר, תחנה של מגן דוד אדום.
בחודש אוקטובר 1949 הועבר בית החולים הצבאי בעיר לידי ההסתדרות הציונית הדסה והפך בכך לבית חולים אזרחי. בנוסף הוקמה מרפאה של קופת חולים ביישוב.
בינואר 1950 מונתה ועדת עירייה חדשה לבאר שבע לאחר שהעירייה הערבית מימי הבריטים חדלה להתקיים. בתקופה זו שררה אי־ודאות לגבי עתיד האזור. הממשלה לא גיבשה מדיניות ברורה לפיתוח העיר, והמעשים הספונטניים עלו על המתוכננים. חברת אפיקים בנגב, חברה משותפת לסוכנות היהודית ולבעלי־הון פרטיים, קיבלה זיכיון לפתח ולנהל את המקום, אך ניסיון זה נשתבש עוד בצעדיו הראשונים (בעיקר בגלל סכסוכים עם הממשל הצבאי). בשל התעלמות השלטון המרכזי מעתידה של העיר לא נשלחו אליה עולים, ותושביה היו בעיקר חיילים משוחררים, שהקימו את ביתם במקום, מתוך אמונה ותקווה שהעיר תהפוך מרכז עירוני לנגב. מתיישבים אלה היוו קבוצת-לחץ, שדרשה מן הממשלה לקבוע בהקדם עמדה ברורה וחד־משמעית ביחס לעתיד העיר ולאופן פיתוחה. לחץ זה אכן נשא פרי וב-26 בפברואר 1950 נערכה ישיבה חגיגית ראשונה של העירייה בראשות דוד טוביהו. שטח העיר הורחב מ־3890 דונם ל־25,700 דונם: 6500 עולים נשלחו, כגל ראשון, להתיישב במקום. הוחלט שהעיר תשמש מרכז המינהל, הבריאות והמסחר לאזור הדרום. עד מהרה נוצלו כל הבניינים שהיו בעיר, החלו בבניית שיכון דרום, כהמשך לעיר העתיקה, הוקמו מעברות לעולים חדשים, והתעורר צורך מיידי לקבוע מדיניות בעניין תכנונה הפיסי של העיר. אגף התכנון בירושלים תכנן את העיר לאוכלוסייה של 55,000 איש, במסגרת אוכלוסייה ארצית של 2.6 מיליון, על שטח בנוי של 9,850 דונם.
ביום ראשון, 31 בדצמבר 1950 התקיים טקס חנוכת העיר החדשה במעמדה של שרת העבודה גולדה מאיר. העיר החדשה נבנתה מצפון לעיר הטורקית, היא קלטה עולים רבים, ונבנתה על פי תוכנית של "עיר גנים" פרברית בה בתים צמודי קרקע מפוזרים במרחקים גדולים. אך לאחר מכן הוחלט שתוכנית זו לא מתאימה לתנאי הסביבה והאקלים, ובמהרה צופפו השכונות החדשות. ניתוח המבנה התכנוני של באר-שבע מגלה היעדר שיטה וחוסר המשכיות, מעין בליל של סגנונות ללא קו תכנוני אחיד. הדבר נובע מהשינויים הקיצוניים, שחלו ברעיונות התכנון בתקופה קצרה יחסית של פחות משמונים שנה: שיטת ה״שתי-וערב״, שהטורקים הביאוה והבריטים שיפרוה במקצת, הוחלפה באורח מהפכני ברעיון ״עיר-הגנים״ של תחילת שנות החמישים. לאחר זמן צמחה תוכנית הגיבוש והציפוף, שעמדה בניגוד גמור לקודמתה. הבנייה עברה לבניינים גבוהים יותר, רובה שיכוני"רכבת" רגילים וחלקה ניסויים בצורות מגורים חדשניות. התוצאה היא, אפוא, שעטנז של סגנונות ושיטות תכנון ובנייה.
ב-1960 נחנך בית החולים סורוקה (בתכנון האדריכלים אברהם יסקי ואמנון אלכסנדרוני), וב-1970 אוניברסיטת הנגב, ששמה הוסב אחר כך לאוניברסיטת בן-גוריון בנגב. ב-1973 הוקמו תיאטרון באר שבע והסינפונייטה העירונית. ב-1979 ביקר בעיר נשיא מצרים אנואר סאדאת. בשנות ה-90 עם בוא גל העלייה ממדינות ברית המועצות לשעבר, קיבלה העיר תנופה מחודשת וכמעט הכפילה את שטחה הבנוי ואת אוכלוסייתה.
התהליכים המרחביים הביאו להפיכת אזור באר שבע, על מכלול יישוביו, למרחב אינטגרטיבי אחיד: עיר מרכזית המשולבת באזורה. התפישה התכנונית החדשה הרווחת כיום בקרב המתכננים נוטה להפוך את מרחב באר שבע למטרופולין הרביעית של המדינה, שתשמש בעתיד משקל-נגד לריכוזי האוכלוסין הגדולים במרכז. תפישה זו הוצגה בתוכנית ת.מ.א. 31, בתוכנית המיתאר למחוז הדרום, ובעיקר בתוכנית 2020. תוכניות אלו מנסות לחזות את תהליכי הגידול והפיתוח של המדינה במאה הבאה. עקרונות התכנון של ראשית המדינה, הוחלפו בעקרונות תכנון מטרופוליניים מערביים. מדובר בפיתוח אזור בחירה משותף עם שאיפות זהות, המתפקד כיחידה אורגנית מבחינת תעסוקה ושירותים. ניתן איפוא לגור בכל אחד מן היישובים באזור ולעבוד במוקדי תעסוקה שונים בתחומו. אך עם הזמן באר שבע הפכה לעיר־שירותים, שמתגוררים בה אנשי ״הצווארון הלבן״, ואילו הערים הסמוכות, הממוקמות במרחק של פחות משעה נסיעה ממנה, הופכות לערי ״צווארון כחול״, כלומר ערי תעשייה. ריחוקה היחסי של באר שבע מן המרכז יצר מערכת עירונית דרומית המתפקדת בצורה עצמאית: הקשרים בתוך המערכת חזקים, ותלותה במערכת הארצית יותר חלשה. שבעת יישובי הבדווים המתוכננים משתלבים אף הם מבחינה כלכלית במערכת זו.