O fim da Colônia se antecipa, no próprio período colonial, com a chegada da família real portuguesa ao Brasil em 1808, fugindo ao avanço das tropas napoleônicas. D. João VI deu então início a uma série de reformas que, da arquitetura ao ensino superior, da civilidade urbana aos empreendimentos artísticos, deveriam adequar o país para sediar o Vice-Reinado que abrigava a Coroa portuguesa, e que de fato preparariam sua independência. São Paulo também se beneficiaria em muito dessas transformações.

Foi em território paulista que, em 7 de setembro de 1822, o herdeiro do trono português, o príncipe Dom Pedro, declarou a Independência do Brasil, sendo aclamado Imperador com o título de Dom Pedro I. Com sua renúncia nos anos 30, em meio à agitação política contra o domínio português, seguiu-se o conturbado período da Regência que, na segunda metade do século, com a ascensão ao trono de D. Pedro II, cederia lugar a um período de inusitado desenvolvimento e prosperidade do país, sobretudo após a consolidação da agricultura cafeeira como o principal produto de exportação brasileiro.

Foi nessa época que São Paulo passou a assumir uma posição de destaque no cenário nacional, com o avanço dos cafezais, que encontraram na terra roxa do norte da província o solo ideal. A expansão da cultura do café exigiu a multiplicação das estradas de ferro, iniciando-se então (1860-1861) em Santos e São Paulo os trabalhos da construção da Estrada de Ferro Santos-Jundiaí, a São Paulo Railway, responsável pelo primeiro trem a ligar as duas cidades. Esse foi um período de grandes transformações, marcado pela crise do sistema escravocrata, que levaria à Abolição em 1888 e que daria lugar, entre outros fatos, à chegada em massa de imigrantes, principal alternativa de solução ao problema da mão-de-obra na lavoura cafeeira. 

São Paulo prosperou muito nessa época e a capital da província passou por uma verdadeira revolução urbanística, resultado da necessidade de transformar uma cidade acanhada, pouco mais que um entreposto comercial, em capital da nova elite econômica que se impunha. Em meados de 1860, a cidade de São Paulo já era bem diferente da antiga cidade colonial. Os primeiros lampiões de rua queimavam óleo de mamona ou de baleia e a cidade já contava com um parque público, o Jardim da Luz, que passaria por extensas reformas no final do século. 

Nesse período, à medida que a cidade se expandia em todas as direções, consolidava-se também um núcleo urbano moderno em torno de alguns marcos simbólicos, como a Estação da São Paulo Railway e o Jardim da Luz. Ao seu redor instalaram-se bairros residenciais de elite - os Campos Elíseos -, com seus bulevares ao estilo parisiense, como a avenida Tiradentes. Mas as estradas de ferro também permitiram que surgissem novos bairros populares ao lado da Estação da São Paulo Railway, como o Bom Retiro e o Brás, cujo povoamento foi reforçado pela instalação, nas proximidades, da Hospedaria dos Imigrantes. Também os edifícios públicos multiplicaram-se: assembléia, câmara, fórum, escolas, quartéis, cadeias, abrigos para crianças desamparadas.

Dezenas de igrejas, conventos e mosteiros ainda continuavam, como nos tempos coloniais, a espalhar-se por toda parte. Na área cultural artistas de circo, atores de teatro, poetas e cantores começaram a consolidar seu lugar na cidade, junto com o primeiro jornal periódico. Mas as transformações no período também assumiram outras facetas. A chegada de milhares de imigrantes, além de resolver o problema da mão-de-obra da lavoura cafeeira, permitiu maior ocupação do interior do Estado. Criaram-se as condições necessárias para que pequenas fábricas, subsidiárias do café, dessem os primeiros passos em direção à industrialização. Com o interior já integrado ao cenário do rápido crescimento da província, começou haver a preocupação com a construção de novas estradas, prevendo-se a interiorização dos cafezais e a prosperidade que seria sacramentada com a República.