Tới năm 1924, Nha Trang trở thành một thị trấn được nâng lên từ các làng cổ Xương Huân, Phương Câu, Vạn Thạnh, Phương Sài, Phước Hải. Thời Pháp thuộc, các cơ quan chuyên môn của chính quyền thuộc địa như Tòa Công sứ, Giám binh, Bưu điện… đều được đặt tại Nha Trang, tuy nhiên, các cơ quan Nam triều vẫn đóng ở Thành Diên Khánh (cách Nha Trang 10km về phía Tây Nam và nằm trên đường Thiên lý Bắc - Nam).

Năm 1937 Nha Trang được nâng lên thị xã.

Ngày 27/1/1958, chính quyền Ngô Đình Diệm ban hành Nghị định 18-BNV bãi bỏ quy chế thị xã, chia Nha Trang thành 2 xã là Nha Trang Đông và Nha Trang Tây thuộc quận Vĩnh Xương.

Năm 1970, thị xã Nha Trang được tái lập, đóng vai trò là tỉnh lỵ tỉnh Khánh Hòa, gồm 2 quận: quận 1 và quận 2.

Năm 1971, thị xã Nha Trang được chia thành 11 khu phố, trong đó, quận 1 có các khu phố Vĩnh Hải, Vĩnh Phước, Ngọc Hiệp, Vạn Thạnh, Duy Tân; quận 2 có các khu phố Vĩnh Nguyên, Vĩnh Trường, Phương Sài, Tân Phước, Tân Lập, Phước Hải. Đến tháng 8/1972, các khu phố này được đổi thành phường.

Ngày 2/4/1975, Nha Trang hoàn toàn giải phóng.

Tháng 9/1975, quận 1 và quận 2 được hợp nhất thành thị xã Nha Trang.

Ngày 30/3/1977, thị xã Nha Trang được nâng lên cấp thành phố trực thuộc tỉnh và là tỉnh lỵ tỉnh Phú Khánh (bao gồm hai tỉnh Phú Yên và Khánh Hòa hiện nay). Phần đất 7 xã của huyện Vĩnh Xương cũ trước đây là Vĩnh Thái, Vĩnh Ngọc, Vĩnh Hiệp, Vĩnh Lương, Vĩnh Trung, Vĩnh Thạnh, Vĩnh Phương được cắt ra khỏi huyện Khánh Xương sáp nhập vào Nha Trang. Năm 1978, thành lập xã Phước Đồng thuộc Nha Trang.

Ngày 1/7/1989, tái lập tỉnh Khánh Hòa từ tỉnh Phú Khánh cũ, Nha Trang là tỉnh lỵ tỉnh Khánh Hòa.

Ngày 22/4/1999, Thủ tướng Chính phủ ban hành quyết định công nhận Nha Trang là đô thị loại 2.

Ngày 22/4/2009, Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Tấn Dũng đã ký quyết định công nhận thành phố Nha Trang là đô thị loại 1.