14 января 1839 года укрепление получило название Новороссийск. Укрепление состояло из комплекса фортов, блокгаузов, земляных валов, рвов с подъемными мостами. Периметр обороны превышал 4 километра, как и в Анапской крепости. Вокруг укрепления возникло гражданское поселение.
Новороссийское укрепление было построено для того, чтобы «занятием Суджукской бухты прекратить в ней турецкую торговлю и тем произвести полезное для нас влияние на ближайших горцев».
6 августа 1848 года Новороссийск получил статус портового города с предоставлением больших льгот для населения, особенно купечества. Было построено адмиралтейство со складами для грузов, ремонтные мастерские для «исправления гребных судов», казармы.
В период Крымской войны Черноморская береговая укрепленная линия была ликвидирована. Англо-французская эскадра бомбардировала Новороссийск и сильно его разрушила. 31 марта 1855 года Новороссийск был оставлен русскими войсками, с ними ушли и горожане. В виде развалин Новороссийск просуществовал до 1860 года и «в виду полного его запустения указом Сената 31 марта 1860 года город Новороссийск был упразднен», а на его месте было возведено небольшое Константиновское укрепление. Около укрепления возникла Новороссийская станица, где первоначально поселилось 100 семей азовских казаков.
Портовый город Новороссийск был вновь учрежден 10 марта 1866 года и стал центром Черноморского округа (Новороссийского отдела) Кубанской области. В 1896–1920 годах Новороссийск – центр Черноморской губернии.
С лета 1879 года в Новороссийск поехали переселенцы с запада Российской империи. По воспоминаниям очевидцев «Новороссийск представлял собой маленький приморский городок, застроенный крытыми камышом домами. Всего домов в городе насчитывалось 90, жителей числилось 434 человека. Ни учебных заведений, ни даже почтового учреждения в городе не было. Однако заселение Новороссийска и ближайших к нему окрестностей продолжалось, особенно усилившись после разрешения в 1870 году свободной продажи в Черноморском округе казенных земель на льготных условиях».
В 1879 году вблизи Новороссийска были обнаружены богатейшие залежи сырья для производства цемента – мергелей. В 1882 году там был построен первый цементный завод – «Звуда». В 1883 году начал работать и нефтеперегонный завод.
Бурное развитие Новороссийска началось с 1888 года – времени окончания строительства Владикавказской железной дороги, ветки Екатеринодар-Новороссийск, от станицы Тихорецкой. Это дало богатому Северному Кавказу выход к морю. Были построены железнодорожные мастерские, депо, открылись кожевенный, мыловаренный, колбасный, пивоваренный заводы, мельницы, развивались рыбные промыслы.
В 1896 году АО «Владикавказская железная дорога» закончила строительство Новороссийского морского порта с 8 пристанями, 2 молями, пирсами, элеватором, зерновыми складами, резервуарами для нефти. Город стал крупнейшим морским портом, через который шел экспорт зерна, цемента, нефти с кавказских месторождений. В конце XIX века ежегодно в Новороссийский порт заходило более 300 кораблей. В городе-порте проживало 3000 жителей.
В 1896 году Новороссийск стал губернским городом с 3 округами – Новороссийским, Туапсинским и Сочинским. Население города увеличилось до 17000, а в начале XX века – до 30000 человек. В Новороссийске строится комплекс купален, благоустраиваются пляжи, работают ванны с теплой морской водой и лечебными грязями, буфеты, открываются рестораны. В город начинают приезжать многочисленные отдыхающие. К 1917 году в Новороссийске работают 10 цементных заводов.
18 июня 1918 года по приказу большевиков в Цемесской бухте были затоплены корабли Черноморского флота – 1 линкор, 10 эсминцев, вспомогательные суда. 26 августа 1918 года Новороссийск был занят войсками белой Добровольческой армии, 27 марта 1820 года – красной армией.
С весны 1920 года Новороссийск – крупный морской порт и промышленный центр.
Во время Великой Отечественной войны в сентябре 1942 года большая часть города была захвачена фашистами, которые все же были остановлены в южной части Новороссийска. С 4 февраля 1943 года южнее Новороссийска был высажен морской десант, занявший плацдарм, ставший «Малой Землей», удерживавшейся 225 дней, до освобождения города 16 сентября 1943 года. Новороссийск был полностью разрушен и восстановлен к середине 60-х годов XX века.
В 1973 году Новороссийску присвоено звание Город-герой.
В настоящее время Новороссийск – крупнейший российский порт по вывозу нефтяных грузов и цемента, с населением около 200 000 человек. Порт принимает и большое количество импортных грузов. В порту – пассажирский морвокзал, в городе – аэропорт, планетарий, выставочный зал, музей Н. Островского, музей истории цемента, музей танкерного флота, военно-мемориальные комплексы.
Исторический центр города – на западном берегу Цемесской бухты.
Ф. П. Доброхотов писал: