Omkring år 1500 var Aalborgs byplan præget af de vandløb, der løb gennem byen fra syd til nord, og af, at havnen ved det centrale vandløb, Østerå, var byens livsnerve. Dette betød, at de væsentligste gadeforløb gik øst-vest med broer over åerne. Flere af vandløbene var en del af byens forsvar. I løbet af 1500-tallet voksede byen ud over grænserne, og der blev etableret et østligere vandløb, Øster Graven Å. I slutningen af århundredet blev Hasseris Å ført i en gravet kanal fra vest ind til Vesterå for at forøge vandmængden i denne.
Den centrale gade fra øst til vest, Algade, var forsynet med porte i begge ender. Den oprindelige Vesterport lå, hvor den nuværende Gravensgade munder ud i Algade, mens den oprindelige Østerport lå, hvor Algade munder ud i Bredegade. I 1500-tallet blev Østerport flyttet ud til den nye Østergravens Å, og den vestre port blev flyttet ud omkring det sted, hvor Ladegårdsgade i dag løber ud i Vesterbro. I de områder, der herefter lå inden for volde og grave, blev der anlagt nye bydele, hvor området i den vestlige ende straks blev tæt bebygget ud mod Vestergade, mens der bag husene i nuværende Nørregade og Søndergade var plads til åbne arealer med haver og dyrehold. Disse områder blev siden fyldt op med bebyggelse, efterhånden som byen voksede i indbyggertal.
Mod nord var der to porte mod fjorden, Skageport ved Vesterås og Vandporten nær Østerås udløb, hvorigennem varer og trafik skulle gå. De to nævnte porte forsvandt, i forbindelse med at opfyldning og bebyggelse rykkede mod nord på de lave strandenge. I det område, der efter disse omlægninger var omfattet af byens volde og grave, udviklede byen sig mellem år 1500 og 1620’erne med et gadenet og en udstrækning i bebyggelsen, der derefter holdt sig frem til 1870’erne, og som fremgår af de ældste bykort og et prospekt fra Resens Atlas Danicus fra 1677. I løbet af 1500-tallet blev gaderne efterhånden brolagte, også de nyanlagte.
Byens havn ved Østerå havde bolværker på begge sider. Da byen voksede mod nord langs åen, efterhånden som fjordengene blev fyldt op og bebygget i perioden op mod 1620, blev disse bolværker forlænget. Der kom også bolværker med anløbsmuligheder ud mod fjorden. På vestsiden af Østerås udløb, hvor toldboden også kom til, var det byen, der skulle holde havnen ved lige, mens det nyanlagte Aalborghus var ansvarligt for østsiden, hvor der blev bygget en anløbsbro og bolværker til slottets brug. Ved anlæggelsen af slottet i 1535 blev en del af den ældre bebyggelse i det område, der siden blev til Nytorv, revet ned.
I begyndelsen af 1500-tallet, da Reformationen så småt begyndte at gøre sig gældende, lå Aalborg i yderkanten af Viborg Stift med Børglum Stift på den anden side af fjorden. Før Reformationen var Aalborg således ikke noget kirkeligt centrum af betydning, men byen havde ikke desto mindre tre klostre: et nonnekloster ved Vor Frue Kirke, Gråbrødreklosteret samt Helligåndsklosteret, og Aalborg havde økonomisk betydning for både Børglumbispen og Viborgbispen, hvilket ses af, at begge havde en bispegård i byen. Størst betydning for Aalborgs senere historie fik Reformationen ved, at byen fra 1554 blev sæde for biskoppen over det nye Aalborg Stift, da det nordjyske bispesæde blev flyttet til byen fra Børglum. Aalborg med landsogne blev overflyttet fra Viborg Stift og har siden været bispesæde.
I forbindelse med Grevens Fejde 1534‑36 blev Aalborg i 1534 indtaget fra søsiden af Skipper Clement og gjort til hovedbase for dem, der støttede Christian 2. Med udgangspunkt i Aalborg organiseredes kampene i 1534, hvor en adelshær blev slået af Skipper Clements tropper ved Svenstrup. Hæren havde følgeskab af bondeopbuddet fra Vendsyssel, Thy og Himmerland samt Aalborgs borgere. Da krigslykken vendte, blev Aalborg som sidste skanse for de nordjyske modstandere af hertug Christian (den senere Christian 3.) indtaget af feltherre Johan Rantzaus kamptrænede tropper. Under forsvaret var byens befæstning blevet forstærket, og bebyggelse uden for volde og grave var blevet fjernet. Det nyttede dog ikke, og Rantzaus tropper indtog byen efter storm, hvorefter den blev fuldstændig plyndret.
Det middelalderlige Aalborghus lå i den sydlige del af byen ved Gammel Mølle, lige syd for den nuværende Mølle Plads. Det havde været en central del af byens forsvar, men blev efterfølgende nedrevet, og et nyt slot med grave, volde og kanonstillinger blev etableret i de lave strandenge nord for byen. Med den nye beliggenhed kunne Aalborghus ikke forsvare byen fra landsiden. Derimod kunne det forsvare sine og kongens interesser mod byens borgere.
Efter en kortere årrække kom byen på fode igen, og gennem en lang fredsperiode blomstrede den op til sin storhedstid i renæssancen.
Aalborg var i en periode på over 100 år ramt af flere store kriser. I 1501 blev byen ramt af en storbrand, der lagde store dele af den øde. I 1530 forekom en endnu større brand, som bl.a. lagde rådhuset i aske og medførte, at byen blev fritaget for at betale skatter og afgifter i en tiårig periode, så indbyggerne kunne samle sig om at genopbygge byen. Hovedparten af bebyggelsen bestod på dette tidspunkt af lerklinede bindingsværkshuse med stråtag, hvilket medførte stor risiko for, at en brand kunne sprede sig ukontrolleret. Da Johan Rantzaus tropper i 1534 indtog og plyndrede byen, var den således i forvejen hårdt ramt. Igen i 1572 blev byen ramt af en ildebrand, ligesom der forekom en storbrand i 1663. Siden har bygningerne primært haft tegltage, hvilket har begrænset faren for, at en brand kunne brede sig til større dele af byen.
I lighed med resten af landet har Aalborg været udsat for epidemiske sygdomme. En pestepidemi i 1602 medførte 1.200 døde, hvilket i en by med højst 5.000 indbyggere burde have fatale konsekvenser, men da skattebetalinger og betalinger af told m.m. viser, at handel og omsætning fortsatte uforstyrret, har der antagelig været tale om, at en del syge mennesker fra oplandet er flygtet til byen og er døde her. I det omfang Aalborgs befolkning blev mindre ved epidemierne, har tilvandring fra de omliggende landområder og efterfølgende befolkningstilvækst hurtigt genoprettet befolkningstallet. Igen 1648‑49 forekom en epidemi, der satte sig spor i dødstallet på samme vis som den epidemi, der fulgte med krigen og besættelsen 1657‑59, men siden har der ikke været meget alvorlige sygdomsudbrud før den store koleraepidemi i 1853.
I årene 1627‑29 var Aalborg besat af kejserlige tropper under Kejserkrigen. Forud var gået en total udplyndring af byen af danske lejetropper, der efterfølgende blev slået i et slag ved Rørdal lige øst for Aalborg. En stor del af byens købmandsborgerskab var under besættelsen flygtet, nogle til Marstrand i Bohuslän, hvortil der i forvejen var tætte forbindelser grundet sildehandel. De, der blev tilbage, blev udsat for hårde beskatninger og plyndringer sammen med resten af landsdelen. Skansen på Skansebakken i Nørresundby opførtes i 1628 af de kejserlige tropper for at kunne forsvare overgangen til Aalborg i tilfælde af tilbagetrækning af tropper fra Vendsyssel. Aalborg blev også besat og brandskattet under Svenskekrigene 1644‑45 og 1658‑59, hvilket var medvirkende til at sætte en stopper for byens internationale storhandel.
Byen var forskånet for krigshandlinger og besættelse frem til midten af 1800-tallet, men under Englandskrigen 1807‑14 blev byens handel hårdt ramt af begrænsninger i bl.a. trafikken til og fra Norge. De manglende varetilførsler udefra blev delvis kompenseret, ved at flere af byens storkøbmænd udrustede kaperskibe. Aalborg blev også sæde for provideringskommissionen, der skulle sørge for Norges forsyning med korn under krigen, og dermed blev Aalborg opsamlings- og udskibningssted for korn. Dette var også med til at fastholde aktiviteten i byen, hvis økonomi ellers var hårdt ramt af krigsforholdene. Fra og med 1770’erne var Aalborg garnisonsby, hvilket prægede byens liv. En kort overgang under Englandskrigen, i 1808, var et kontingent spanske hjælpetropper bestående af 400 mand med tilhørende heste og tros indkvarteret i Aalborg.
Da Aalborg rejste sig efter 1530’ernes brande og Grevens Fejde 1534‑36, gik byen ind i en langvarig opgangsperiode. Købmænd og håndværkere opbyggede byen gennem de følgende knap 100 år til Jyllands største og rigeste by med stor oplandshandel og handel med hele Europa med egne skibe. Lübeck mistede kontrollen over handelen med Aalborg, hvilket begunstigede de lokale købmænd. Voksende handel med Vesteuropa, specielt Nederlandene, satte gang i en positiv udvikling. Da byen blev genopbygget efter krigene og brandene, blev der opført huse med større brug af teglsten og med tegltage. Hvor de nedrevne klostre havde ligget, opførtes borgerhuse, og efterhånden som de ældre bydele igen blev bygget op, voksede byen mod nord ud på fjordengene. Både langs Vesterå og Østerå og mellem dem blev der bygget, og der blev opført nye købmandsgårde. Mellem de to åer opstod bl.a. Jomfru Ane Gade og Maren Turis Gade. Især ved Østerås vestlige side, hvortil transport fra fjorden med mindre skibe og pramme var nemmest, var grundene attraktive, og her opførte byens store købmænd deres ejendomme. De to mest fremtrædende ejendomme, Jørgen Olufsens Gård med gavlhus i sten og Jens Bangs Stenhus fra hhv. 1616 og 1623‑24, findes endnu.
Velstanden for byens købmandsstand byggede på handel med korn, sild og stude, og for alle tre varegrupper var der i 1500-tallet og første halvdel af 1600-tallet tale om fremgang i priser og mængder. Den almindelige europæiske højkonjunktur, der fulgte i kølvandet på opdagelsen af de øvrige kontinenter, kom også Aalborg til gode. En medvirkende faktor i væksten i handel med korn og landbrugsprodukter var, at alt kirkeligt ejet gods efter Reformationen blev inddraget under kronen. De omfattende arealer, som derved blev en del af det store len under slottet Aalborghus, leverede afgifter i form af korn og kvæg. Den overskudsproduktion, som kronen ikke selv skulle bruge, kunne sælges til byens købmænd. I den samme periode kom silden i stadigt stigende mængde ind i fjorden, og spegesild var fortsat en let omsættelig vare, som der var stor efterspørgsel på i hele Europa. I de nordvesteuropæiske byer opstod samtidig stor efterspørgsel på oksekød, hvorfor man kunne afsætte alle de stude, man kunne fremavle og opfede. Den voksende pengeøkonomi kom også landsdelens bønder til gode. Aalborgs omfattende handel med oplandet hele Limfjorden rundt, som også blev begunstiget af, at Aalborg fik øgede privilegier som stabelplads (handelsplads for især udenrigshandel), medførte større velstand for byens købmænd. Velstanden kom ligeledes byens håndværkere til gode i form af større omsætning.
Da enevældens centralisering af både handel og administration favoriserede København stærkt på bekostning af provinsbyerne, blev også Aalborg fra 1600-tallets slutning ramt af stagnation, men i kraft af sit store opland og sin placering i forhold til handel med Norge kunne byen fastholde sin position og selvstændige udenrigshandel i større omfang end mange andre provinsbyer. I perioden fra 1680 og frem til 1807 var handel med Norge bærende i den del af byens handel, der ikke vedrørte andre danske lokaliteter. De købstæder, der lå længere inde i fjorden, såsom Viborg, Skive, Holstebro (med ladeplads i Struer), Lemvig, Thisted og Nykøbing M, fik størstedelen af deres vareforsyning via Aalborg, hvor de fleste varer skulle omlades til mindre fartøjer, og alle varer skulle fortoldes. Også dette begunstigede Aalborgs købmænd helt frem til 1814.
Handelen med Norge bestod fortrinsvis i at forsyne nordmændene med korn og andre landbrugsvarer, mens returvarerne var trælast, jern og skind. I 1700-tallet udviklede købmændene i byen også en omfattende eksport til Norge af tekstilprodukter, der var fremstillet på gårdene i Aalborgs opland. Silde- og studehandelen mindskedes i omfang og betydning i løbet af 1600-tallets anden halvdel. Sildehandelen blev stærkt påvirket af svingende mængder af sild i fjorden, og fra 1700-tallet var det landbrugsvarer, der udgjorde hovedparten af Aalborgs eksport. I den såkaldte florissante periode fra midten af 1700-tallet til krigsudbruddet i 1807 voksede Aalborgs købmænds overskud, og nogle udvidede deres forretninger med omfattende handel på Middelhavet, fx med vinimport. Efter fredsslutningen i 1814 med tabet af Norge forsvandt størstedelen af købmændenes ellers omfattende samhandel med Norge, og da silden, der en kortere overgang i 1820’erne igen gik ind i fjorden, helt forsvandt, lå Aalborgs tidligere så blomstrende handelsliv i ruiner. Da kanalen gennem Agger Tange fra 1834 blev sejlbar, var den vestlige Limfjords købstæder ikke længere afhængige af Aalborg. Samtidig blev bådehavnen i Frederikshavn, der var anlagt i 1806, udbygget til et egentligt havneanlæg, og derved mistede Aalborg kontrollen over en stor del af sit gamle opland nord for fjorden. Det medvirkede til, at det opsving, der kom i det øvrige land fra 1830’ernes begyndelse, var længere om at slå igennem i Aalborg, således at handel og befolkning frem mod 1850 voksede mere i byer som Randers og især Aarhus end i Aalborg.
Håndværkerne i Aalborg var gennem hele perioden samlet i lav, der regulerede antallet af mestre og priser. Håndværkerne havde som købmændene glæde af beskyttelsesbæltet på 4 mil (30 km) omkring byen, da de fleste håndværk måtte bedrives af Aalborghåndværkerne inden for dette. Håndværkerne var ringere stillede end købmændene, i den forstand at de reelt var udelukket fra borgmester- og rådmandsembederne, mens de som eligerede borgere (i Aalborg fra 1787) og siden som borgerrepræsentanter fra 1837 godt kunne vælges til disse poster. I en del tilfælde kunne de dog oparbejde en betydelig velstand. I Aalborg var der bagere, bødkere, drejere, garvere, hattemagere, malere, murere, parykmagere, sadelmagere, skomagere, skræddere, smede, sølv- og guldsmede, snedkere og tømrere.
I løbet af perioden udviklede nogle af disse erhverv sig i retning af industriel produktion, ligesom nye typer fremstilling kom til. En købmand havde i 1600-tallet et sukkerkogeri, og også tobaksvarer blev fra 1600-tallet og frem produceret i byen. Fra middelalderen havde der været en egenproduktion af tegl øst for byen, og dette udvikledes i perioden, hvor byens teglgård producerede til byens behov. Tekstilindustri, som staten tilskyndede til i hhv. 1680 og 1687, blev først for alvor forsøgt etableret fra 1735, da en uldvarefabrik blev etableret og eksisterede en kort årrække, for en stor dels vedkommende med fattige som arbejdskraft. Midt i 1700-tallet blev der igen etableret et sukkerraffinaderi, der eksisterede frem til 1822. Tobaksspinderi fandtes i Aalborg fra 1680’erne, men først fra 1784 blev en egentlig tobaksfabrik dannet af købmand Mikkel Jeeg. Den blev hurtigt fulgt af to mere, hvoraf den ene, C.W. Obel, blev en af byens mest betydningsfulde industrivirksomheder. I løbet af 1700-tallet etableredes desuden sæbesyderier, farverier samt en sennepsfabrik og en chokoladefabrik. Under Englandskrigene 1801 og 1807‑14 opstod en række industrier inden for områder, hvor de manglende handelsforbindelser skabte grundlag for en egen produktion. I Aalborgområdet var der ved Godthåb sydvest for byen etableret en papirfabrik i 1797, og ved Gudumholm øst for byen etableredes en række fabriksanlæg med fajance, handskefabrik, sodaproduktion og kalkbrænderi som grundlag. I selve Aalborg forsøgte man sig under Englandskrigen 1807‑14 med flere forskellige industrier, både tekstil- og metalindustri, men ingen af dem overlevede fredsslutningen og den efterfølgende krise, der også tog livet af stort set alle andre industrielle foretagender i byen i de år. Fra 1811 var der en egentlig spritfabrikation, der i løbet af 1800-tallets første halvdel udviklede sig med udnyttelse af damp til en egentlig og meget succesfuld industri i Aalborg. Inden for kemisk industri opstod der ud over de nævnte sæbesyderier fra 1830’erne en produktion af farver og lak og sammen med disse en svovlstikfabrik med stor produktion, primært ved hjælp af fattige børn som arbejdskraft. Jernindustrien, som siden fik betydning i Aalborg, indledtes i 1834 med etablering af De Smithske Jernstøberier og Maskinværksteder.
Ved middelalderens slutning havde Aalborg et anslået indbyggertal på 3.000‑5.000 mennesker. Inden for denne ramme var tallet stabilt frem til midten af 1700-tallet. Byen var den største i Jylland og i lange perioder landets største provinsby. I 1672 angives indbyggertallet til over 4.000, nogenlunde svarende til tallet i 1769, hvorefter tallet voksede til 5.579 i 1801. I 1818, hvorfra der findes en lokal folketælling, var befolkningstallet 6.647. Det var inden, krisen i 1820’erne for alvor satte Aalborg under pres. Den afmatning, der derefter prægede byen, afspejlede sig også i en langsommere befolkningsvækst end i de øvrige større provinsbyer. I 1850 var befolkningstallet 7.745. Alle disse mennesker var bosat stort set inden for det samme område, som byen dækkede fra 1620’erne, da de opfyldte arealer mod Limfjorden på begge sider af Østerå var blevet bebygget. Mellem Vesterå og Hasseris Å opstod der i begyndelsen af 1600-tallet en ny bydel, og der blev anlagt haver, fiskedamme og en reberbane. Området blev senere udbygget langs de nu forsvundne Store og Lille Vestergade og var ligesom den østlige bydel på begge sider af Nørregade med til at give rum for den befolkningstilvækst, der skete fra midten af 1700-tallet og frem.