在1503年到1522年期间，该市周围建起了城墙，有9个城门和3座塔。在齐格蒙特二世的统治下，维尔纽斯达到了发展的顶峰。他在1544年将宫廷搬到这里。在此后几个世纪中，维尔纽斯持续地增长。增长部分也是由于国王斯特凡·巴托里在1579年创立了维尔纽斯耶稣会大学，这所大学很快就发展成该地区最重要的科学与文化中心之一和波兰立陶宛联邦最著名的科学中心。该市的政治、经济和社会活动都很活跃。在该市快速发展期间，向立陶宛大公国庞大版图内乃至国外的移民开放。每个团体都对这座城市的生活做出了独特的贡献，使得手工业、贸易和科学繁荣起来。俄波战争（1654年－1667年）期间，维尔纽斯被俄国军队占领了数年，该市遭到了掠夺和纵火，市民遭到屠杀。该市失去了多年来成长的动力，但人口仍然逐渐回弹，19世纪初，该市人口达到20,000人，是北欧最大的城市之一。