A partir del siglo XIX Martos experimenta un crecimiento demográfico, acompañado de cambios económicos, sociales, urbanísticos y arquitectónicos. Se desarrolla la agricultura, potenciándose el cultivo del olivar, a lo que contribuye la emigración de industriales catalanes, vascos, etc. A mediados de los años 90, del siglo XIX, y debido al gran crecimiento económico de la zona y al auge que toma la producción de aceite de la comarca, llega el ferrocarril a Martos. Esta línea ferroviaria junto a la Carretera Nacional 321 de Úbeda a Málaga, serán las dos vías principales de exportación del aceite. A la vez que arrastran la expansión física de la ciudad.
Estos factores favorecen el nacimiento de una burguesía, o aristocracia rural, enriquecida por los negocios, la explotación agraria y una favorable coyuntura económica que potenciará el crecimiento urbanístico y arquitectónico de Martos.
La ciudad pasa en estos momentos de formar un cuerpo compacto, apretado, con un trazado de calles irregular, y a la vez homogéneo, que surge de las condiciones y necesidades de la vida local y de la topografía del lugar, a su expansión según criterios de ordenación racionales, trazando calles amplias y rectas. No obstante, el nuevo trazado sigue adaptándose al desnivel del terreno y tiene como núcleo a la Peña.
Pascual Madoz describe Martos a mitad del siglo XIX: "2.180 casas, repartidas en 71 calles y dos plazas, siendo éstas por lo general tortuosas y sumamente desniveladas, ocupando el todo de la cañada que forman entre sí las alturas entre las que se ubica la población". La consolidación de Martos como uno de los grandes núcleos de población sigue siendo una realidad en la Edad Contemporánea.
La desamortización de Mendizábal influyó también en la ciudad, al desaparecer conventos e iglesia quedaron vacíos urbanos y grandes huertos que pasaron a propiedad particular, reparcelándose con una nueva estructura. Todos estos factores económicos potenciaron el desarrollo urbanístico de la ciudad.
Los dos ejes fundamentales de la expansión del siglo XIX serán las calles Real y Albollón, en torno a las cuales se asentará la burguesía. En estas calles surgen casas señoriales de amplias fachadas y grandes vanos, ordenados de forma simétrica y decorados con reminiscencias historicistas.
La plaza de la Fuente Nueva, creada a mitad del siglo XIX, se va a convertir en el centro de la población. A partir de aquí surgen nuevas calles, rectas y amplias, que comunican con la Carretera Nacional 321. En torno a ésta, en lo que eran las afueras del casco urbano, surge en la primera y segunda década del siglo XX una nueva tipología de vivienda: villas exentas, rodeadas de jardín y cercadas por una verja, y en la mayoría de los casos acompañadas por su propia fábrica de aceite.
Ambas tipologías, viviendas unifamiliares entre medianeras o casas exentas construidas a las afueras, surgen con un nuevo tipo de arquitectura, que se aleja definitivamente del tipo de casa solariega de los siglos XVII y XVIII. El estilo más utilizado es el conocido como "Eclecticismo Historicista" en el que coexisten a su vez estilos diversos, haciendo referencia todos ellos a diferentes períodos históricos anteriores, al mismo tiempo que se recuperan elementos exóticos, de otros países. Paralelamente tendrán su repercusión en Martos el Modernismo (se refleja en motivos decorativos de las rejerías...) y el Regionalismo Andaluz, con mayor fuerza, de influencia sevillana.
Y será la burguesía la promotora de todas estas corrientes artísticas en la arquitectura. Esta clase social acoge el cambio, la novedad..., el lenguaje urbano toma facetas cada vez más decorativas, heterogéneas, y de claro matiz ostentatorio. Estas fachadas, de una singular belleza, novedad y variedad ornamental, podemos observarlas paseando por las calles Albollón, Real, plaza de la Fuente Nueva, Teniente General Chamorro Martínez, Avenida de San Amador, Príncipe Felipe..., fundamentalmente.
Las primeras décadas del siglo XX son una continuación de la situación que nos encontramos en Martos a finales del XIX. A partir de 1910 aumentará progresivamente su población hasta mediados de siglo, lo que será un factor decisivo para el crecimiento de la ciudad. En 1924 se redactó en Martos un Plan de Ensanche.
Tras la Guerra Civil, para paliar sus efectos se crea la Dirección General de Regiones Devastadas que construye la destruida Iglesia de Santa María de la Villa, reconstruye la Iglesia de San Amador y edifica un nuevo mercado en la plaza de Santa Marta, sobre el solar del antiguo Convento de las Claras.
En los años 50 y 60 comienza a descender la población, por la fuerte emigración, deteniéndose el crecimiento urbano. En este momento las actuaciones urbanas se centran en la renovación del tejido urbano existente con pavimentación de calles, canalización de aguas, construcción de Correos y un nuevo mercado en el Llanete, etc.
A partir de los años 60 se construye el Parque Municipal, la Piscina Municipal y la Plaza de Toros en un promontorio de la ciudad, lo cual hace que el núcleo urbano comience a expandirse hacia estos puntos, comprendidos entre la Avenida de la Paz, Carretera de Alcaudete y Paseo de la Estación.
El último núcleo de crecimiento de la ciudad se está produciendo en los últimos años al amparo del último PGOU, redactado en 1986, actualmente en revisión. Se trata de un desarrollo urbano de gran alcance, propiciado por el importante desarrollo económico. Concretamente se ha urbanizado toda la zona de la Vega, hacia el sur de la población. A esto hay que unir la creación y expansión del Polígono Industrial, que se ha convertido en uno de los más potentes y vigorosos de Andalucía; en él se han ubicado empresas de muy diverso tipo, destacando las que se dedican a la fabricación de piezas de iluminación del automóvil, con unos resultados de alta calidad que le permiten competir a nivel internacional.