Заново отстроен и Балтийский вокзал. Его одноэтажное здание квадратной формы высоко поднято на уровень железнодорожных платформ по отношению к примыкающей привокзальной площади. Высокая каменная лестница с двумя площадками ведет к центральному входу с дверью полуциркульного типа в углублении стены. Цокольный этаж обработан натуральным камнем. Четыре больших полуциркульных окна, соразмерных с входным проемом, также немного углублены; два оставшихся прямоугольных оконных проема (по одному слева и справа) меньше по размеру и декорированы выступающим подоконником на консолях. Аналогичные окна с подоконниками расположены по боковым фасадам Балтийского вокзала. Фасад со стороны железной дороги по количеству и форме оконных проемов аналогичен главному фасаду вокзала, за исключением того, что полуциркульные окна и вход расположены в заглублении и находятся позади колоннады, устроенной зодчим по линии фасада. Стены здания покрыты штукатуркой, окрашены и обработаны неглубоким рустом; тяга проходит по верху здания, выделяя невысокую четырехскатную крышу. Слева и справа от центрального здания вокзала выстроены павильоны — открытые залы ожидания; внутри находились еще один зал ожидания, билетные кассы и буфет. Автором псевдоклассического здания Балтийского вокзала выступила архитектор Л.В. Доброницкая.
Во второй половине XX века Гатчина развивалась как большой научный центр. В 1956 году здесь был открыт филиал Ленинградского физико-технического института, который в 1971 году стал самостоятельным Институтом ядерной физики (сейчас — ПИЯФ). Здесь ученые занимались фундаментальными исследованиями в области физики элементарных частиц, ядерной физики, молекулярной и радиационной биофизики. С момента обретения самостоятельности и до 1985 года директором института был член-корреспондент РАН Олег Игоревич Сумбаев. В разные годы ПИЯФ возглавляли член-корреспондент РАН А.А. Воробьев, доктор наук А.А. Ансельм, академик В.А. Назаренко. В то же время в Гатчине появились филиалы еще нескольких научно-исследовательских институтов, связанных в основном с оборонными разработками.
Духовная жизнь Гатчины в послевоенное время продолжалась, несмотря на противодействие властей. Павловский собор был открыт для верующих, как и Покровский храм в Мариенбурге, что было своего рода чудом — в стране в 1960-е годы храмы закрывались в массовом порядке. На вторую половину XX столетия пришлась пастырская деятельность настоятеля Покровского собора отца Петра Белавского, потомственного священнослужителя, прошедшего все ужасы советских лагерей и тюрем. Отец Петр поселился в Гатчине в 1945 году и вскоре стал вторым священником возрождаемого собора Святого Павла, где настоятелем был отец Федор Забелин. В 1955 году отца Петра назначили настоятелем храма Покрова Пресвятой Богородицы, в котором и началось его долгое служение. Первоочередной заботой нового настоятеля было возрождение храма, восстановление его внутреннего убранства, обустройство территории вокруг него. Во многом благодаря авторитету и деятельности отца Петра мы можем видеть Покровский собор во всем его великолепии. Очень быстро маленькая церковь в Мариенбурге стала важным духовным центром не только города, но и области. Службы в храме проводились по уставу, полностью, а особая атмосфера храма привлекала множество верующих. Отец Петр Белавский дожил до 90 лет и умер в 1983 году.
Большое жилищное строительство развернулось в 1970-е и последующие годы. Появились целые микрорайоны новостроек — Хохлово Поле, Аэродром, Въезд. После многолетних проволочек дворцово-парковый ансамбль — основа города, его культурный центр, начал возрождаться трудами реставраторов и работников музея.
В Гатчине несколько памятников воинской славы.
Главным воинским мемориалом города является братское захоронение на улице Солодухина, рядом с Новым кладбищем. Здесь покоятся 1588 героев — защитников гатчинских рубежей, чьи имена увековечены на каменных плитах комплекса. Первый памятник был создан еще в 1964 году, но через несколько лет его перенесли в село Рождествено, а на Солодухина открыли новый памятный комплекс по проекту архитектора А.А. Пекарского, выполненный скульпторами B.C. Ивановым и А.А. Королюком.
Полковник И.Ю. Хромых, очевидец и участник событий, писал об истории возникновения этого мемориального комплекса: «До 1947 года на участке городского кладбища, отведенного для воинских захоронений, находились только одиночные могилы. Мы начали заниматься упорядочением захоронений советских воинов… Часто выезжали по заявлениям граждан: кто-то обнаружил провалившуюся могилу, кто-то — останки человека и т. д. Мы брали с собой инструменты, дощатые гробы и выезжали на места. Потом стали планомерно выкапывать останки советских воинов из индивидуальных и групповых захоронений в черте города и за его пределами и свозить их в Гатчину на воинское кладбище. Здесь вручную копали большие братские могилы, опускали в них гробы. У изголовья могил ставили деревянные колонки — обелиски, на которых краской надписывали фамилии…»