За сто лет с начала XIX до начала XX веков население города практически не изменилось: в городе проживало немногим более 6 тысяч человек. Это связано с хорошим развитием земледелия в регионе. В прилегающем Ставропольском уезде проживало более 250 тыс. человек. Работала одна земская больница, 6 учебных заведений, 2 гостиницы, 6 фабрик и заводов, 1 водяная и 4 ветряных мельницы. По причине экономической незначительности в 1924 году Ставрополь был преобразован в сельское поселение. Только в 1946 году Ставрополю был возращён статус города.

К началу 1950-х годов в городе насчитывалось 12 тысяч жителей, на десяти предприятиях районного масштаба работали 750 человек.

21 августа 1950 года было опубликовано постановление Совета Министров СССР о строительстве гидроузла на реке Волге. Во время строительства Жигулёвской ГЭС Ставрополь попал в зону затопления Куйбышевского водохранилища и в 1953—1955 годах практически полностью был перенесён на новое место.

После этого начался быстрый рост города: в 10 км к востоку от старого города был построен рабочий посёлок Комсомольск, а в 4 км от него вниз по Волге — посёлок Шлюзовой. Оба посёлка позднее вошли в состав нового Ставрополя. В 1957 году было завершено строительство Волжской ГЭС им. В. И. Ленина, возведены завод «Волгоцеммаш», электротехнический завод, химические предприятия: завод синтетического каучука, «КуйбышевАзот» и «КуйбышевФосфор».

В 1966 году в городе началось строительство крупнейшего в России Волжского автомобильного завода по производству легковых автомобилей. Параллельно со строительством завода возводился и новый жилой район Тольятти — Автозаводский. С октября 1966 по сентябрь 1967 года численность городского населения выросла в 2 раза, на сентябрь 1967 года в Тольятти проживало уже 162 тысячи человек.

28 августа 1964 году город был переименован в честь итальянского коммуниста Пальмиро Тольятти.

В 1996 году проводился общегородской референдум по вопросу возвращения городу исторического имени. Более 70 % горожан проголосовали за сохранение названия Тольятти. Также практически не было переименований улиц города. Однако вопрос о переименовании как города, так и отдельных улиц периодически поднимается различными общественными организациями.