Fra Vladislav II Jagellos kroning i 1386 og frem til 1572 hersket jagellonerne over byen. Som hovedstad i et av Europas mektigste monarkier, utviklet byen seg i det 15. og særlig det 16. århundre på alle områder – både innen arkitektur, håndverk, handel, kultur og vitenskap. Det var særlig under Sigismund I den eldre og Sigismund II August at byen ble et maktsentrum i Polen. Her studerte blant annet Nikolaus Kopernikus, og den store skulptøren Veit Stoß utformet alteret i Mariakirken, mens Hans Dürer, yngre bror av Albrecht Dürer, var hoffmaler hos kong Sigismund I. I byen virket mange fremtredende humanister, vitenskapsmenn og kunstnere fra Italia, Tyskland og andre stater. Fra denne tiden stammer et stort antall renessansebygg og -kunstverker. Etter nok en ombygning i årene 1499–1536 ble slottet på Wawel en av Polens vakreste renessansebygninger, mens det nyoppførte Sigismund-kapellet i Wawel-katedralen Polens vakreste mausoleum. I 1520 kunne man høre Polens største kirkeklokke – Sigismund-klokken – ringe i Kraków. På Sigismund II Augusts tid hadde byen 30 000 innbyggere.