В конце XVI в. в Костроме начался ощутимый подъем производства, временно прерванный Смутным временем и ускорившийся после установления мира. В XVII в. Кострома была известна как крупный ремесленный город со значительным населением (1650 г. – 2086 дворов), развитыми текстильным, кожевенным, мыловаренным производствами. К середине XVII в. Кострома стала по экономическому значению третьим городом в России после Москвы и Ярославля. В начале XVIII в. (1702) по числу жителей Кострома занимала пятое место в России. В первой четверти XVIII в. экономическое и торговое значение города стало сокращаться; тогда в Костроме были только кожевенные, солодовенные и кирпичные заводы. К середине XVIII в. в ней уже были первые полотняные мануфактуры, которые затем стали укрупняться. Первая относительно крупная полотняная мануфактура была основана в 1751 г. Если в середине XVIII в. первая построенная в Костроме полотняная фабрика купцов Углечаниновых имела 500 станков, то уже в 1790-х гг. в городе действовало 5 суконных фабрик, совладельцем одной из них впоследствии стал П.М. Третьяков. Постепенно в XVIII в. Кострома заняла первое место в стране по производству тканей и довольно долго удерживала его. В Костроме известные предприниматели-старообрядцы братья Третьяковы имели льняную мануфактуру. Одним словом в XVII–XVIII вв. Кострома была одним из крупных русских городов с развитым текстильным, металлообрабатывающим и кожевенным производством.
В начале XIX в. в Костроме действовали 23 промышленных предприятия с 3800 рабочими, численность ее жителей составляла 10 тыс. человек. С середины – конца XIX в. Кострома стала ведущим центром русской полотняной промышленности. С окончанием в 1887 г. строительства железнодорожной ветки от Нерехты Кострома теснее связалась со всероссийским рынком, но отсутствие моста через р. Волгу серьезно затрудняло транспортировку грузов.
В XIX в. в Костроме наряду с развитием текстильной промышленности постепенно стало расти значение в ее экономике машиностроения.
В XIX – начале ХХ в. существенно усилились позиции заводчиков-капиталистов; жестокая эксплуатация трудящихся и тяжелое экономическое положение простых людей вызвали рост мощного рабочего движения в Костроме. К самому началу ХХ в. социал-демократическая партия стала представительной организацией в городе. Сила и авторитет этой партийной организации росли год от года.
Численность населения Костромы стабильно росла, особенно ощутимым был рост рабочего населения, недовольного экономическими и социальными порядками в городе. Неудивительно, что в нем усилились революционные настроения; этому способствовало и то, что в Кострому отправляли в ссылку неблагонадежных в политическом плане людей. Среди них был и знаменитый русский экономист В.В. Берви (Флёровский). Социал-демократы возглавили политическую борьбу в Костроме в начале ХХ в.; в городе происходили стачки (первая в 1873 г.), забастовки (первая в 1903 г.). Кострома деятельно участвовала в беспорядках 1905–1907 гг., которые позже назвали первой русской революцией. Во главе большевистской организации Костромы в тот период стояли Я.М. Свердлов (Янкель Соломон Мовшевич), А.М. Стопани, А.К. Гастев, Ц.С. Бобровская (Зеликсон).
Советская власть в Костроме была установлена в октябре 1917 г., причем мирным путем (через выборы). Началось, особенно после окончания Гражданской войны, ощутимое промышленное и торговое развитие города. В годы Великой Отечественной войны 1941–1945 гг. костромские предприятия обслуживали нужды фронта. Многие костромичи ушли добровольцами сражаться в Ярославскую коммунистическую дивизию. 29 костромичей были удостоены высокого звания Героя Советского Союза. После окончания войны развитие Костромы существенно ускорилось. Были построены новые и реконструированы, технически переоснащены существовавшие предприятия. Резко возросли темпы жилищного строительства и сооружения учреждений сферы обслуживания населения. Кострома развивалась по новым градостроительным генеральным планам. В 1970 г. построили новый автомобильный мост через Волгу.
В советский период были построены объекты электроэнергетики, аэродром, железнодорожный и автомобильный мосты через Волгу. Кострома стала крупным центром текстильной (главным образом льняной) промышленности, а также машиностроения и деревообработки. Главными предприятиями города стали 2 льнокомбината, 4 текстильные фабрики, машиностроительные заводы («Мотордеталь», экскаваторный, «Текстильмаш», автоматических линий, полимерного машиностроения, судомеханический, игольно-планочный, деревообрабатывающих станков, красильно-отделочного оборудования и др.). Развитие также получили предприятия мебельной, пищевой, обувной, швейной промышленности. Вступил в строй химический завод, получило развитие производство строительных материалов.