В 1838 году, с изданием особого положения для управления сибирскими киргизами, Семипалатинск вновь лишился своего статуса и был причислен к Бийскому уезду Томской губернии. В 1854 году Семипалатинск был назначен административным центром Семипалатинской области. В 1890 году здесь проживало 26 тысяч человек. В конце 19 в. был местом политической ссылки. Советская власть была установлена 16 февраля 1918 года. В 1918-19 г. захватывался белогвардейцами. В 1920-28 гг. — центр Семипалатинской губернии, в 1928-32 гг. — округа, с 1932 г. — Восточно-Казахстанской области, с 1939 — Семипалатинской области. В 1930 году через Семипалатинск прошла Туркестано-Сибирская железная дорога. За годы Советской власти Семипалатинск вырос в важный промышленный центр республики.

Распад СССР и образование независимого Казахстана в 1991 нанесли значительный урон экономике города, однако в последнее время казахские частные предприятия смогли добиться больших успехов в восстановлении экономики города.

Сегодняшний облик города характеризуется рядом интересных архитектурных сооружений. Центральное положение в городе занимает ансамбль площади имени Абая, по периметру которой расположены здания одноименных театра (1972, архитекторы В. М. Белоусов, О. Г. Смирнов, А. М. Баер, здесь располагаются два коллектива — русский драматический театр имени Ф. М. Достоевского и казахский драматический театр имени Абая Кунанбаева) и библиотеки, городского маслихата, гостиницы «Иртыш», развлекательного комплекса «Дастан», штаба Восточного военного округа.

Основными артериями города являются застроенные высотными домами проспекты Шакарима и Ауэзова, соединяющие правобережную (Старый город) и левобережную (Новый город) части города, уникальным является и новый подвесной мост через реку Иртыш (основной пролет 750 м).

Единственное, что сохранилось от некогда величественной Семипалатинской крепости — Ямышевские ворота (построены в 1776 году). Среди других достопримечательностей Семипалатинска стоит отметить Воскресенский собор (построен в 1857-1860 гг., здесь находится иконостас разрушенного в 1930-х гг. Знаменского собора), женский монастырь Свв. Петра и Павла (построен в 1899 году, до революции здесь располагалась Духовная миссия, до 1988 года — топографический техникум), Часовня Святителя Николая, Двухминаретная соборная мечеть (построена в 1858-1861 гг.), Одноминаретная каменная мечеть (построена в 1-ой половине 19 в., архитектор Г. Эффенди), Мечеть Таныбая (построена в 1930-х гг.), деревянная мечеть на улице Гагарина (1910 год), Дворец молодежи, Дом профсоюзов, Дворец бракосочетаний, Государственный архив, Речной вокзал.

В городе располагается большое количество интересных музеев, многие из которых являются также памятниками архитектуры, в том числе Государственный историко-культурный и литературно-мемориальный музей-заповедник Абая Кунанбаева, литературно-мемориальный музей Ф. М. Достоевского (здесь в 1853-59 гг. писатель служил рядовым после 4 лет каторжных работ), Областной историко-краеведческий музей (построен в 1856 году, бывший губернаторский дом).