Lübeck trat 1866 dem Norddeutschen Bund sowie 1868 dem Zollverein bei und wurde 1871 Gliedstaat des Deutschen Reiches; damit endet die seit 1806 bestehende völkerrechtliche Souveränität Lübecks. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts setzte die Industrialisierung ein. Die Bevölkerungszahl wuchs rapide und die Vorstädte breiteten sich mit Aufhebung der Torsperre im Jahr 1864 aus. 1895 wurde die Deutsch-Nordische Handels- und Industrie-Ausstellung in Lübeck abgehalten, für die Bürger des kleinen Stadtstaates „ihre Weltausstellung“.
Der Zusammenbruch des Kaiserreichs 1918 führte in Lübeck zwar als nächster Stadt nach Kiel zu einem Matrosenaufstand, jedoch in Lübeck als einzigem Staat des Deutschen Reiches nicht zu revolutionären Verwerfungen durch die Novemberrevolution. Bürgermeister Emil Ferdinand Fehling und alle Senatoren blieben im Amt, aber bereits im gleichen Jahr kam es zu einem neuen, zeitgemäßen Wahlrecht des Staates und im Mai 1920 zu einer neuen, ersten demokratischen Verfassung im modernen Sinne.
Hitler hat nie in Lübeck gesprochen. Die SPD hatte sämtliche Versammlungsräume in der Stadt für den Zeitraum des geplanten Wahlkampfauftrittes, geplant war die Veranstaltung in Lübeck für den 6. November 1932, angemietet. Da die Partei in die Waldhalle nach Bad Schwartau auswich, unterbrach ein wackerer SPD-Mann die Stromzufuhr und die Partei war gezwungen, ihre Veranstaltung im Dunkeln abzuhalten. Der Groll bewegte Adolf Hitler dann dazu, dass die Freie und Hansestadt Lübeck als Vergeltung 1937 ihre Eigenstaatlichkeit verlor. Diese Legende wird bei touristischen Führungen in der Stadt erzählt. Um eine möglichst große Menge zu erreichen, fanden die Veranstaltungen der NSDAP jedoch unter freiem Himmel statt. Der Lübecker Marktplatz war, bedingt durch Brunnen, Baumreihe und Kaak, der NSDAP zu klein, der Alternativort, der Buniamshof lag ihr zu weit abseits, ergo fiel die Wahl auf den Sportplatz des Riesebuschs in Bad Schwartau, wo die Veranstaltung am 26. Oktober 1932 stattfand. Des Weiteren ist zu bedenken, dass die NSDAP zu jenem Zeitpunkt bereits die zweitstärkste Fraktion (nach der SPD) im Lübecker Senat stellte.
Im März 1933 setzte die NSDAP in Lübeck die Gleichschaltung verbunden mit dem Rücktritt des SPD-Bürgermeisters Paul Löwigt und den weiteren sozialdemokratischen Senatoren durch und die demokratischen Verfassungsprinzipien außer Kraft; Friedrich Hildebrandt, der Reichsstatthalter für Mecklenburg und Lübeck, ernannte zum 30. Mai seinen Stellvertreter, Otto-Heinrich Drechsler, zum Bürgermeister. Die Auseinandersetzung der Nationalsozialisten mit den demokratischen Parteien führte zur Verhaftung von Julius Leber am 1. Februar 1933. Herbert Frahm (alias Willy Brandt) konnte sich der Verfolgung nur durch seine Flucht nach Skandinavien entziehen. Durch das Groß-Hamburg-Gesetz verlor Lübeck 1937 seine 711 Jahre alte territoriale Eigenständigkeit und wurde Teil der preußischen Provinz Schleswig-Holstein. In der Nacht zum Palmsonntag vom 28. März auf den 29. März 1942 erfolgte der Luftangriff auf Lübeck. Lübeck wurde damit zur ersten deutschen Großstadt, die im Rahmen der kurz zuvor erlassenen britischen Area Bombing Directive bombardiert wurde. Das Zielgebiet bildete die dichtbewohnte mittelalterliche Altstadt. Bei der Bombardierung wurden insgesamt 320 Menschen getötet und 1.044 Gebäude zerstört oder beschädigt, unter ihnen die Marienkirche, die Petrikirche und der Dom.
Nach 1945 vergrößerte sich Lübecks Einwohnerzahl durch Zuzug von Flüchtlingen aus den deutschen Ostgebieten erheblich. Es wurde Bestandteil des von den Alliierten gebildeten Bundeslandes Schleswig-Holstein, genoss aber im kulturpolitischen Bereich wie in der Denkmalpflege einen Ausnahmestatus kommunaler Zuständigkeit. Die deutsche Teilung trennte Lübeck zwar vom mecklenburgischen Teil seines Hinterlandes, verschaffte aber andererseits seinem Fährhafen Travemünde eine bevorzugte Stellung im Fährverkehr zwischen Westeuropa und den Ostseeländern Schweden und Finnland. Seit der deutschen Wiedervereinigung ist Lübeck wieder Oberzentrum auch für das westliche Mecklenburg.
Am 18. Januar 1996 starben bei einem Brandanschlag auf eine Asylbewerberunterkunft in der Hafenstraße zehn Menschen, 30 werden schwer, 20 leicht verletzt. Die Tat konnte bis heute nicht aufgeklärt werden.
