Da en stormflod i 1862 gennembrød Agger Tange, blev grundlaget lagt for Thyborøn by og havn. Fra 1875 blev kanalen kystsikret, og fra 1899 blev Thyborøn endestation på Lemvigbanen. Indtil havnen stod færdig i 1918, måtte fiskerne søge ly ved opsatte pæleværker. Der blev opført is- og pakhuse, en skibsproviantering og et sømandshjem samt adskillige andre bygninger i tilknytning til fiskeri, fx et fisketørreri, et røgeri og et par salterier. Manglende elektricitet vanskeliggjorde arbejdet, og i 1918 blev der fremsendt et ønske om at få strøm til Thyborøn.
Befolkningstallet voksede hastigt fra 277 indbyggere i 1921 til 1.708 i 1950, og det nåede i 1970 op på 2.425. Thyborøn fik kommunekontor i 1961 og alderdomshjem i 1963, og der var i 1960’erne ni minkfarme i byen. En stor del af byens erhvervsliv knyttede sig til fiskeriet med bl.a. Thyborøn Andelsfiskeindustri, isværker, redningsskib og en motorredningsbåd, skibsværft og fiskeauktionshaller. I 1939 oprettede Thyborøn Havns Fiskeriforening, der var blevet stiftet i 1929, en navigationsskole. Befolkningstilvæksten gjorde det nødvendigt at bygge en centralskole i årene 1949‑52, og den blev allerede udvidet 1959‑60.
Der skød nye boligområder op i 1970’erne og 1980’erne. Indbyggertallet kulminerede i 1992 med 2.832, men faldt til 2.386 i 2007. I årene 1971‑72 blev Søndre Havn udvidet. I 1975 toppede antallet af kuttere, og herefter begyndte ståltrawlerne at dominere. Thyborøn Fiskeauktion lancerede internetauktion i 2001 som den første af sin slags i Danmark. Samme år åbnede Kystcentret Thyborøn som et led i styrkelsen af turisme. Thyborøn var fra 1970 og frem til Strukturreformen i 2007 kommunecenter i Thyborøn-Harboøre Kommune.
