W pierwszej połowie XIX wieku miasto przeszło znaczną metamorfozę – wyburzono stary ratusz, mury miejskie oraz klasztor augustianów, powstały wówczas gmachy starostwa (Olkusz stał się wtedy siedzibą powiatu), szpitala oraz nowego ratusza. W czasie powstania styczniowego na terenie Olkusza i okolic czynnie działały oddziały partyzanckie, w tym grupa żołnierzy włoskich dowodzonych przez płk Francesco Nullo, który zginął w bitwie pod Krzykawką i dziś ma grób na olkuskim starym cmentarzu.
Po powstaniu powoli z upadku podźwignął się przemysł. Niebagatelne znaczenie miała budowa w latach 1883–1885 linii Dąbrowsko-Iwangrodzkiej, która znacznie ożywiła niespełna dwutysięczne miasteczko. Właśnie dzięki korzystnemu położeniu na szlakach komunikacyjnych w 1907 roku austriacki przemysłowiec Peter Westen założył Fabrykę Naczyń Blaszanych (dziś Emalia Olkusz S.A.). Po I wojnie światowej miasto zaczęło szybko się rozwijać – powstały szkoły, znacznie poprawił się stan miejskiej infrastruktury. Olkusz liczył wówczas około 12 tysięcy mieszkańców, z czego niemalże 1/3 stanowili Żydzi. Istniała również znaczna mniejszość niemiecka. W latach 1918–1939 powiat olkuski znajdował się w ówczesnym województwie kieleckim.