במלחמת המפרץ בשנת 1991 נורו לעבר ישראל טילי סקאד על ידי צבא עיראק. מרביתם כוונו לעבר תל אביב, בהיותה ריכוז האוכלוסייה הגדול במדינה, מלבד ירושלים, אליה נמנע הצבא העיראקי מלשגר טילים. תל אביב ספגה את שש הפגיעות הראשונות, ובמהלך המלחמה עזבו רבים מתושביה והשתכנו ביישובים רחוקים מן המרכז. עקב כך נפגעה שגרת היום והכלכלה העירונית. החל בשנות ה־90 סבלה העיר ממספר פיגועי התאבדות קטלניים (ראו: פעולות טרור בתל אביב), ובהם הפיגוע בקו 5 (1994), הפיגוע בדיזנגוף סנטר (1996), הפיגוע בקפה אפרופו (1997) והפיגוע בדולפינריום (2001). פיגועים נוספים אירעו באוטובוס קו 4 ברחוב אלנבי וב"סי פוד מרקט" (שניהם בשנת 2002) ובשוק הכרמל (בשנת 2004). בתחנה המרכזית הישנה של תל אביב וברחוב נווה שאנן אירעו בתקופה זו חמישה פיגועים שונים; ובטיילת שניים (2003 ו־2005). במהלך מבצע עמוד ענן בשנת 2012 נורו לעבר תל אביב וגוש דן מספר טילי פאג'ר מכיוון רצועת עזה. לא היו נפגעים ולא נגרם נזק מכתוצאה מהירי.
במהלך מבצע שומרי החומות במאי 2021, נורו לעיר מספר טילי גראד מרצועת עזה. במקביל ביפו, היו התפרעויות ואירועים אלימים של תושבים ערבים כנגד האוכלוסייה היהודית בעיר שכללה פציעת אזרחים, זריקת בקבוקי תבערה והצתת בתי כנסת.
בשנות ה־90 ובעשור הראשון של המאה ה־21 נמשכו מגמות הגידול במספר התושבים והתחדשות מרכז העיר לצד התפתחותה המואצת של הרצועה שלאורך נתיבי איילון. נופה הפיזי של העיר החל להשתנות, כשמגדלי מגורים ומשרדים הוקמו באזורים שונים בעיר. מגמות שימור המבנים הישנים הואצו, ותושבי העיר התוודעו מחדש למושג "העיר הלבנה", כאשר זכתה העיר למעמד של אתר מורשת עולמית בשנת 2003. בתקופה זו הועצם דימויה של תל אביב כמרכז חיי התרבות של ישראל, במיוחד בתחום חיי הלילה. החל מסוף שנות התשעים הושם דגש על שיקום תשתיות העיר, במיוחד במרכזה, אשר התבלו והוזנחו במשך שנים.
תל אביב ממשיכה להיות מרכזית בכלכלתה ותרבותה של ישראל, ובשנת 2009 ציינה העיר 100 שנים להקמתה באירועים ומיזמים מיוחדים.
בשנת 2019 התקיימה האירוויזיון בעיר.
גאוגרפיה.
תל אביב-יפו שוכנת במישור החוף, לצד הים התיכון. הטופוגרפיה שלה שטוחה באופן יחסי אך בכל זאת קיימים בה לא מעט מאפיינים טופוגרפיים שאף השפיעו על עיצובה. לאורך חוף תל אביב נמתחים שני רכסי כורכר מקוטעים מדרום לצפון.
הראשון נמצא לאורך החוף ומשתרע ממלון הילטון תל אביב בדרום עד החוף הצפוני ביותר, חוף הצוק. למעשה, משתרע רכס זה לאורך כל חוף השרון עד צפונית לנתניה. מקטעו הדרומי של רכס הכורכר שלאורך החוף משתרע מחוף פארק צ'ארלס קלור בדרום, דרך יפו העתיקה ועד החוף הדרומי ביותר בעיר, חוף גבעת עלייה. משם, ממשיך המצוק עד אזור פלמחים.
רכס כורכר מקביל, הרכס השני ברכסי מישור החוף, שוכן בחלקו בתחום העיר, וחלקו בתחומי הערים השכנות. גבעות בולטות ברכס זה, בתחום תל אביב, הן פארק וולפסון (54 מטר) וגבעת אוניברסיטת תל אביב. הפסגה הגבוהה של הרכס (84 מטר) מצויה בתחומי גבעתיים.
הנקודה הגבוהה ביותר בעיר מתנשאת לגובה של 62 מעל פני הים, והיא נמצאת בקצה הצפון־מזרחי של שכונת המשתלה, על גבול רמת השרון. גבעה זו שייכת לרכס השלישי של רכסי הכורכר של מישור החוף.
במספר נקודות בולטות מבחינה טופוגרפית, נבנו בהיסטוריה המוקדמת של תל אביב ויפו מספר נקודות יישוב:
גבעות נוספות בעיר, שנדמה כאילו נעלמו מתחת לבתיה, נמצאות באזור כיכר המדינה, אזור שדרות בן-גוריון בין גן העיר ובית חנה (והחווה החקלאית שפעלה בעבר באזור). כמו כן נבנה אזור לב העיר לאורך קו פרשת המים המרכזי של העיר שבמרכזו, החל מפינת רחוב אלנבי בערך וצפונה, שדרות רוטשילד ורחוב אחד העם. הנקודה הגבוהה ביותר בלב העיר היא מגדל המים הישן ליד פינת הרחובות אחד העם ומזא"ה.
בעיר עוברים נהר ונחל: נהר הירקון הזורם ממזרח למערב וחוצה את כל רכסי הכורכר בדרכו אל הים ונחל איילון הזורם צפונה ונשפך אל הירקון. לשניהם הייתה השפעה רבה על אופן התפתחותה של העיר ובמשך שנים רבות הם שימשו כגבולה של תל אביב. נחל איילון, שמנע את התפשטות העיר מזרחה בשל היעדר אפשרות נוחה לבנות בשטחו, היה עד שנות ה־80 גבול ברור בין מרכז העיר ושכונותיה המזרחיות, וכן בין תל אביב ורמת גן וגבעתיים. משנות ה־70 ועד סוף שנות ה־80, הוסדרה זרימת מי האיילון בתעלת בטון ובכך התאפשרה פתיחת נתיבי איילון המהווים כיום את עורק התנועה החשוב ביותר של גוש דן. גם כיום, כאשר האזור המוארך מתפקד כנתיב תחבורה, ניכרת בו הטופוגרפיה עד מאוד.
בעיר שני קווי אפיק נוספים, בהם לא זורמים מים, אך המהווים אגני ניקוז שלהם השפעה נוספת על מבנה העיר. הראשון, הוא קו אפיק החוצה את קו פרשת המים של העיר דרך אוכף, אשר לאורכו הונחה בסוף המאה ה־19 מסילת הרכבת יפו–ירושלים. קו אפיק זה ניכר בעיקר בצדו המזרחי הזורם לנחל איילון ולאורכו סלול כיום רחוב הרכבת. אגן ניקוז שני נמצא באזור שמדרום לרחוב בוגרשוב ומצפון לכיכר ביאליק. אזור זה נודע כאזור שסבל מהצפות רבות, מהן סבלו תושבי שכונת הצריפים נורדיה בשנות ה-20 של המאה ה-20. העובדה כי שטח זה היה קשה ליישוב טרם הסדרת מערכות הניקוז העירוניות, הייתה הסיבה למיקומו של בית הקברות טרומפלדור במקום.
אקלים.
האקלים השורר בתל אביב-יפו הוא אקלים ים תיכוני. בחורף חמים עד קריר וגשום, בסתיו ובאביב הטמפרטורה גבוהה יותר ולעיתים יורדים גשמים ובקיץ חם ולח ללא משקעים. בשנה יורדים בממוצע בעיר כ־583 מילימטרים של גשם, ב־56 ימי גשם. עונת הגשם 1992/1991 הייתה העונה הגשומה ביותר שנרשמה בעיר ובמהלכה נמדדו כ־1,064 מ"מ של גשם. מנגד, עונת הגשם 1999/1998 הייתה העונה היבשה ביותר שנרשמה בעיר, במהלכה נמדדו בעיר כ־238 מ"מ גשם בלבד. בחודש ינואר נעה הטמפרטורה בין כ־17.5°C (בממוצע) ביום לבין כ־9.5°C בלילה, כאשר בימים הקרים ביותר של החורף יורדות הטמפרטורות עד ל־13°C ביום ועד לכ־6°C בממוצע בלילה. שלג לא יורד בעיר, אך בהיסטוריה מתועד מקרה בודד ב־6 בפברואר 1950 עת שלג נערם על הקרקע בעיר. בקיץ הטמפרטורות הממוצעות עומדות על כ־30°C בממוצע ביום ועל כ־23°C בלילה, ומזג האוויר מלוות בלחות של 65% ביום ומעל 80% בלילה. הטמפרטורה הגבוהה ביותר שנרשמה מאז קום המדינה בתל אביב הייתה כ־43.5 מעלות, בחודש מאי 1988.
האקלים בתל אביב-יפו חם וגשום יחסית לסביבתה, ומאופיין בתופעת אי החום העירוני, הנובעת בעיקר מריבוי כלי הרכב הנוסעים בעיר. כן מאופיינת העיר בתופעות שונות של מיקרו-אקלים, דוגמת הצללה ומנהרות רוח בין גורדי שחקים, משבי רוח בשעות אחר הצהרים, והבדלים של כ־4°C בין שדרות העיר לרחובות המקבילים להן. בשל הלחות הגבוהה, מאופיינת העיר בעומס חום גבוה יחסית בחודשי הקיץ. לאקלים התל אביבי נודעה השפעה מרחיקת לכת על סגנונות הבנייה שהתפתחו בעיר ועל אורח החיים של תושביה.
המתאר העירוני.
ראשיתה של תל אביב באוסף שכונות לוויין מצפון ליפו. שכונות אלה הוקמו במתווה אופייני לסוף המאה ה־19 של רחובות צרים, ברוחב של כ־6 מ' בלבד בין חזיתות הבתים, ברשת שתי וערב, שלאורכם מגרשים קטנים ובתים צמודי קרקע. אחוזת בית שהוקמה ב־1909 נבנתה במתווה דומה אולם במרווחים גדולים יותר שאיפשרו בהמשך את התחדשות הרקמה העירונית ובניית בניינים במקומם של הבתים צמודי הקרקע. משהתאחדו כל השכונות ונוצרה העיר תל אביב, מתארה העירוני נעדר שלד עירוני מסודר, שכן כל שכונה התפתחה עד אז כישות עצמאית עם מאפיינים משלה. מארג הרחובות באזור דרום־מרכז העיר של היום משקף היטב מאפיין זה של היעדר יד תכנונית מכוונת. כאשר המשיכה העיר להתפתח צפונה ומזרחה בעזרתן של ידיים מכוונות, תוכננה התפתחות זו כהמשך לגרעין מארג הרחובות הקיים, שעל בסיסו נבנה שלד עירוני מסודר שיוכל לשאת את המשך התפתחות העיר.
עם תנופת הצמיחה של העיר בשנות ה־20, הוזמן מתכנן הערים הסקוטי סר פטריק גדס להכין תוכנית מתאר לעיר העתידה לגדול לעיר בת כ־100,000 תושבים. תוכנית המתאר שיצר גדס, הידועה כתוכנית גדס, יצרה בין היתר את המערך הפיזי המשרת את מרכז תל אביב עד היום, והיה בה הבסיס הרעיוני שאיפשר את הרחבת העיר בשנות ה־40 וה־50 של המאה ה־20. ברוח רעיון עיר הגנים תכנן גדס רחובות ושדרות ממערב למזרח שיכניסו בריזה מהים, ורחובות מדרום לצפון שיאפשרו התפתחות מסחר בעיר. בין הרחובות הראשיים תוכננו מבננים של מגורים, כאשר המבנן הטיפוסי כולל בניינים בעלי חזית מסחרית בדפנות המזרחית והמערבית. בתוך המבנן חוצים שלושה–ארבעה רחובות קטנים וצרים יחסית שלרוב אינם המשכיים לרחובות מסוג זה במבנן שכן. כמעט כל הרחובות האלה הם רחובות חד־סטריים כיום. במרכז כל מבנן מתוכנן מבנה ציבור כגון בית ספר, קופת חולים או גינה ציבורית. מבנן טיפוסי זה הכולל עשרות בודדות של בנייני מגורים מתקיים עד היום. תוכנית גדס גם הפכה את תל אביב, שהתפתחה עד אותה עת "עם הגב לים", לעיר ההופכת את חוף ימה למשאב חשוב המשפיע רבות על המתווה העירוני.
במקביל לתוכנית גדס, שהרחיבה את העיר צפונה עד נחל הירקון, הוקמו בשנות ה־20 גם שכונות הפועלים נווה שאנן ופלורנטין בעלות מתאר עירוני שונה. נוה שאנן נבנתה בצורת מנורת תשעת קנים סביב רחוב לוינסקי ואילו שכונת פלורנטין נבנתה לפי תוכנית שתי וערב של רחובות בעלי בנייני מגורים טוריים עם חצרות פנימיות.