Для поддержки искусства и литературы были основаны королевские академии, а королевские ковровая и фарфоровая мануфактуры пытались составить конкуренцию французским импортёрам. Естественные науки Карл III поощрил созданием Ботанического сада, где и по сей день раз в неделю торгуют лекарственными травами, а также Обсерватории и Музея естествознания (правда, последнего – только в проекте). Придворным архитектором был Вентура Родригес, а после его смерти – Хуан де Вильянуэва.
Конец этой эпохе положило вторжение французов. 2 мая 1808 года город безуспешно и ожесточённо сопротивлялся; позже этот день был объявлен официальным Днём города. Ужасы расстрелов той ночи запечатлел Франсиско Гойя. Корсиканец Жозеф Бонапарт, брат Наполеона, на шесть лет стал королём Испании. За пристрастие к бутылке в народе его прозвали Pepe Botellas. Вполне в духе Французской революции он начал экспроприировать собственность монастырей и сносить их. Как следствие, в районе вокруг Королевского дворца появился целый ряд площадей. Жертвой сноса стала и церковь, в которой был погребён Веласкес. Кладбища и скотобойни переместились на окраину города.
Секуляризацию продолжила Изабелла II. 60 монастырей были разрушены, церковные и военные здания приспосабливались под жильё. В общей сложности снесли 500 зданий и освободили более 20 000 м² земли. Население города достигло уже 280 000 человек, и вскоре старые городские стены опять оказались слишком малы. В 1857 году Карлос Мария де Кастро составил план расширения границ города, так называемый Ensanche, предусматривавший чёткое классовое разделение. Из Алькала де Энарес в Мадрид был переведён университет.
К началу гражданской войны (1936–1939 гг.) Мадрид насчитывал уже около миллиона жителей. Город до последнего сопротивлялся захвату националистами, при этом многие здания были разрушены. После Второй мировой войны начался нерегулируемый приток населения. Фабричные районы развивались довольно хаотично, вокруг них буквально за ночь вырастали барачные поселения, которые лишь с начала 1960-х г г. стали постепенно сносить, а на их месте строить новые кварталы. Численность населения возрастала стремительно, почти на миллион за десятилетие. Сейчас этот рост несколько замедлился, но всё еще продолжается.