Nella seconda metà del XIX secolo, entrata a far parte del Regno d'Italia (1866), Mestre comincia a darsi una dimensione e una struttura di vera e propria città.
Oltre alla stazione ferroviaria, costruita ancora sotto l'Impero Austriaco nel 1859, in questo periodo Mestre si dota di ulteriori importanti infrastrutture publiche: la rete di illuminazione elettrica pubblica (1899), la rete tranviaria a cavalli (1891) e poi elettrica (la prima del Veneto, in funzione dal 16 ottobre 1905 e poi sostituita da linee filoviarie) e l'acquedotto comunale (inaugurato il 27 ottobre 1912).

Galleria Vittorio Emanuele (ora galleria Matteotti) in una cartolina d'epoca

In contemporanea con l'inaugurazione dell'acquedotto, apre anche la Galleria Vittorio Emanuele (tra le prime d'Italia, seconda solo a quella di Milano), che unisce con acciaio e vetro, in pieno stile parigino, i due palazzi realizzati dalla famiglia Toniolo a fianco del teatro omonimo, all’epoca in costruzione. Quest'ultimo, a sua volta, apre i battenti alcuni mesi dopo, il 30 agosto 1913, andando ad affiancarsi alla proposta culturale del Cinema Excelsior costruito nel 1911 grazie a Vittorio Furlan, uno dei pionieri della distribuzione e dell'esercizio cinematografico.

Fornace Da Re costruita nel 1852, sono riunite una fornace da laterizi e una da calce, una segheria, un impianto per la sagomatura delle pietre, magazzini per cereali e legnami e anche case per gli operai, esempio della particolare modalità della produzione manifatturiera nella fase precedente al decollo industriale

In questo periodo nascono anche molte aziende manifatturiere di grande importanza che creano indotto e ricchezza, come ad esempio la fornace Da Re, lo stabilimento della Carbonifera Industriale Italiana (oggi il complesso è ristrutturato e utilizzato ad uso abitativo e direzionale, conservando il nome), la lubrificanti Matter e la fabbrica di dolci Taboga.
Tutte queste nuove attività rappresentano la nascita di una economia sganciata dal semplice ruolo geografico di interscambio con la laguna, conservato tuttavia dalla loro locazione lungo il Canal Salso.

Ormai chiara la trasformazione di quello che era un piccolo borgo commerciale, il 26 maggio 1923 Mestre viene anche insignita ufficialmente del titolo di “città” dal re Vittorio Emanuele III.

I forti del Campo Trincerato di Mestre in una mappa attuale

Nel 1883 vengono avviati i lavori per la realizzazione del nuovo campo trincerato di Mestre: Forte Carpenedo, a nord, sulla via per Treviso, completato nel 1887; Forte Gazzera, in direzione nord-ovest, sulla strada per Castelfranco, completato nel 1886; e Forte Tron, a sud-ovest, sulla via per Padova, completato nel 1887. Le tre fortezze vengono costruite in forma poligonale, tra loro identiche, e poste ad una distanza di 3500-4500 m da Forte Marghera, che costituiva la seconda linea.

Agli inizi del XX secolo le crescenti tensioni destinate poi a sfociare nella Grande Guerra portano a rivedere il sistema difensivo di Mestre, considerata strategica. Viene creata quindi una ulteriore cintura di fortificazioni, più esterna, costituita da sette nuove fortezze, le quali a nord sfruttavano la difesa naturale costituita dal fiume Dese (Forte Bazzera, Forte Rossarol, Forte Pepe, Forte Cosenz, Forte Mezzacapo, Forte Sirtori e Forte Poerio), creando così uno dei sistemi difensivi più poderosi d'europa.

Nel 1915, con lo scoppio della Prima guerra mondiale, il sistema difensivo di Mestre si trova completo ed in piena efficienza. Tuttavia, gli inaspettati sviluppi del conflitto, trasformatosi in guerra di trincea, e la vulnerabilità mostrata dalle fortificazioni di confine, spinsero l'Alto Comando italiano ad ordinare, nel settembre di quello stesso anno, lo smantellamento delle batterie di protezione del campo di Mestre, che vennero inviate a rinforzare il fronte.

Durante il conflitto, Mestre si trova comunque a svolgere un'importante funzione di interscambio e smistamento di truppe, armamenti e vettovagliamento grazie alla presenza della stazione ferroviaria che incrocia le linee che si dipartono verso il fronte (linee per Udine, per Trieste e per Trento) e che provengono dalle direttrici di Bologna e Milano.

cartolina di propaganda del posto di ristoro per soldati alla stazione ferroviaria di Mestre

Con la disfatta di Caporetto, a Mestre viene ipotizzata la nuova linea del fronte attestata sulla struttura fortificata del Campo Trincerato.
L'arresto sul Piave, fortunatamente, scongiura questo drammatico scenario e Mestre diviene l’immediato retrovia logistico del fronte: scuole, ville e case private vengono requisite ed adibite ad ospedali da campo, alloggiamenti e centri di smistamento.

Già dalla Seconda guerra mondiale i forti perdono la loro funzione militare, venendo progressivamente trasformati in caserme, polveriere e magazzini, fino al definitivo abbandono negli anni ottanta. Ora sono utilizzati a scopi storici e culturali, e possiedono anche un grande valore naturalistico, ospitando al loro interno un ambiente rimasto in pratica incontaminato per oltre un secolo.

Durante la Seconda guerra mondiale Mestre subisce vari bombardamenti aerei; il più pesante fu quello del 28 marzo 1944, che rase al suolo più di un migliaio di case, provocò 164 morti e 270 feriti, oltre che tantissimi sfollati che dovettero abbandonare il loro domicilio cercando ospitalità nelle campagne circostanti. Dopo la firma dell'armistizio, Mestre è teatro di scontri tra le forze della resistenza e le forze nazi-fasciste che cercano subito di occuparla, anche per il suo ruolo di importante snodo ferroviario.

Progetto del nuovo Porto di Venezia ai Bottenighi, costruito nel 1922

Nel 1926, assieme ai comuni di Chirignago, Favaro Veneto e Zelarino, Mestre viene annessa per decreto ministeriale al Comune di Venezia, al fine di garantire ampi margini di espansione portuale, industriale e residenziale alla città lagunare che, per la propria conformazione urbana, non disponeva di spazi idonei.
Nasce così la cosiddetta Grande Venezia, pensata come una nuova città costruita attorno a un vero e proprio progetto di tripartizione del territorio: Venezia e Lido di Venezia per la cultura e il turismo, la nuova costruzione di Marghera per il porto e le industrie, e Mestre per la residenza.

Nella zona dei Bottenighi, chiamata successivamente Marghera in onore dei fatti del 1848, dopo un primo esproprio dei terreni del comune di Mestre nel 1917, cominciano nel 1922 i lavori di una delle più estese zone industriali d’Europa, prima specializzata soprattutto nel settore siderurgico e metallurgico, chimico, petrolifero, energetico, della cantieristica e successivamente anche alimentare.
Al termine della seconda guerra mondiale, l’area industriale si espande a sud con la cosiddetta "Seconda Zona", destinata per lo più alla petrolchimica e alla lavorazione dell’alluminio, che con i suoi 1010 ettari raddoppia l’iniziale insediamento.

In questi anni inizia così una considerevole crescita demografica per il territorio di Mestre, contrapposta però ad uno smarrimento del ruolo sociale e culturale della città.

Andamento demografico di Mestre (in nero) e di Venezia (in azzurro) (con l’indicazione degli anni di costituzione delle nuove parrocchie in Terraferma)

Il nuovo polo industriale richiama maestranze ed operai da Venezia, dal Veneto povero e rurale e poi dalle zone più indigenti del Paese, che ben presto saturano la disponibilità di alloggi offerta dalla Città Giardino di Marghera, costruita negli anni ’20 secondo i più avanzati criteri urbanistici di scuola inglese.
Questa forte immigrazione trova quindi necessariamente sfogo nel centro di Mestre, che dai 20.000 abitanti registrati all'inizio del secolo, arriva ad un picco di 210.000 abitanti nel 1975, dopo che alle politiche abitative e lavorative sfavorevoli ai residenti lagunari si sommarono i disastrosi effetti dell'alluvione del 1966.

Parco Ponci, raso al suolo insieme alla villa omonima in una notte. Simbolo del "sacco di Mestre" del Novecento

Mestre vive quindi una crescita rapida e spesso poco attenta alla qualità che generò vasti e affollati quartieri residenziali per operai, impiegati e quanti non potevano - per ragioni igieniche e di sovraffollamento - vivere nella vicina Venezia.
È così che, un esempio tra i molti possibili, negli anni Cinquanta, in una sola notte, viene distrutto da una squadra di boscaioli friulani un parco secolare in pieno centro città, Parco Ponci, per far posto a condomini, negozi, uffici e abitazioni.

Senza una adeguata struttura normativa, crescono i fenomeni speculativi: l'assetto urbanistico viene stravolto con cambiamenti radicali di intere aree cittadine e la demolizione di monumenti e luoghi storici. Tra gli interventi di maggior impatto vengono tombinati, ristretti o deviati molti dei navigli mestrini, viene compiuta la tombatura del Marzenego, la costruzione dell'edificio Cel-Ana addossato alla Torre, primo simbolo di Mestre, e l'interratura del Canal Salso da Piazza XXVII Ottobre (la storica Piazza Barche).

La crisi dell'industria chimica tra la fine degli anni ottanta e gli inizi degli anni novanta, assieme al generale ridimensionamento delle grandi città del nord Italia, frenano la crescita di residenti a Mestre e nei sobborghi limitrofi. Ciononostante, ancora oggi gli oltre 180.000 abitanti della terraferma continuano a costituire oltre il 66% della popolazione del comune di Venezia (quasi 90.000 abitanti nella municipalità Mestre-Carpenedo).

Vista del museo del '900 - M9, intervento di rigenerazione urbana di respiro internazionale

La Mestre odierna è una realtà contemporanea in continua trasformazione, baricentro geografico e funzionale della Città Metropolitana, con un ruolo di sempre maggior peso nelle dinamiche economiche, sociali e culturali di una delle aree urbane più importanti del Paese.

Il primo intervento di rilievo è stato la pedonalizzazione di zone del centro storico, prima fra tutte Piazza Ferretto (nel 1984). Sono seguiti interventi di riqualificazione in molte zone storiche di Mestre, il più noto dei quali è avvenuto sempre nella piazza. Altri interventi sono stati effettuati all'interno della Torre Civica, in via Palazzo, via Caneve, via Manin, via Poerio, ecc.

In anni recenti si è avuta la costruzione della tranvia, l'apertura al pubblico del bosco di Mestre, la creazione di nuove zone commerciali e del nuovo ospedale dell'Angelo. Altri esempi di riqualica sono la ricostruzione del palazzo-congressi del Centro Candiani, il restauro del Teatro Toniolo, la creazione dei nuovi quartieri dirigenziali nella parte meridionale e la bonifica della zona del nuovo parco San Giuliano.

Città composita, crocevia frenetico di persone, merci, attività, snodo ferroviario, autostradale e aeroportuale di primaria importanza, Mestre si sta oggi ritagliando un ruolo di primo piano anche in ambito culturale e turistico.