El apogeo del ciclo salitrero significó un fuerte impulso para el crecimiento urbano. En 1890 se construyó un ramal ferroviario hasta Toco, de manera que la exportación de salitre se intensificó. El final del ciclo salitrero dejó como único puerto operativo del mineral a Tocopilla, pues en él se embarcaba el salitre producido en las dos únicas oficinas todavía activas: Pedro de Valdivia y María Elena. Un ferrocarril enlazaba el puerto con dichas oficinas. También el cobre influyó en la ciudad, pues desde 1915 funciona allí la gran termoeléctrica que abastece de energía a Chuquicamata. Esta pasó a ser de propiedad de CODELCO durante la estatización del cobre chileno, y posteriormente se hizo Sociedad Anónima en 1995. Con la construcción de la central termoeléctrica, la ciudad ha desarrollado en esta última década un importante avance en el ámbito energético de la región, abasteciendo a importantes sectores mineros, industriales y urbanos del norte de Chile. Tras el Golpe de Estado de 1973, muchos tocopillanos, al igual que muchos otros chilenos, tuvieron que emigrar al extranjero, radicándose especialmente en Suecia, donde existe una numerosa colonia chilena residente, la que en gran proporción es tocopillana, residiendo principalmente en la ciudad de Norrköping. Desde la década de los años ochentas comenzaron a cerrarse las salitreras que habían quedado después de la caída del salitre en los años treintas, y por la sobrexplotación de los recursos pesqueros de la ciudad, las industrias del rubro tuvieron que cerrar quedando solo una en la actualidad, lo que causó gran desempleo y pobreza provocando el éxodo de la población en más de 10 000 habitantes, los que principalmente emigraron hacia la capital regional Antofagasta.