Od 1. poloviny 19. století se v Klatovech začal rozvíjet textilní průmysl – první manufaktury přádelnické a plátenické výroby. V roce 1813 se podařilo místním pěstitelům vyšlechtit z drobných francouzských karafiát „klatovské karafiáty“. Tyto květiny pak reprezentovaly Klatovy na mnoha světových výstavách, a to i úspěšně. 6. října 1876 byl z iniciativy železničního podnikatele barona Karla Františka Bartos-Sturz Sattelberga zahájen provoz na železniční trati Plzeň – Klatovy (dnes trať 183). Nádraží bylo vybudováno v polích pod Klatovskou hůrkou, 2 km severozápadně od centra města. Díky železnici se město v 19. a 20. století nadále rozvíjelo, v roce 1898 mělo 12 764 obyvatel, z toho 248 Němců. Počátkem 20. století byly vystavěn okresní úřad, muzeum, záložna, nemocnice, sokolovna, elektrárna aj. Ve čtvrtek 3. května 1923 navštívil město oficiálně prezident Československé republiky T. G. Masaryk.

Za II. světové války byly Klatovy zbaveny svého přirozeného správního území, když byly velké části Šumavy připojeny k Říši (hranice vedla mezi městy Janovice nad Úhlavou a Nýrsko, a jižně od Sušice). V té době byly Klatovy centrem odbojového hnutí, které bylo v době heydrichiády tvrdě potlačeno popravou 73 vlastenců v Lubském lese. V roce 1945 byly některé části města těžce poškozeny bombardováním – zcela zničena byla např. budova nádraží. Město bylo osvobozeno 5. 5. 1945 americkou armádou.