Die Wirren der Napoleonischen Kriege und die Säkularisation mit Aufhebung der Klöster und den damit verbundenen wirtschaftlichen Folgen zu Beginn des 19. Jahrhunderts bedeuteten für Weilheim eine einschneidende Zäsur, doch die ungebrochene Lebenskraft der Stadt bewährte sich erneut.
Aus dem Jahrhunderte alten Land- und Pfleggerichtsamt entstanden neue Gerichts- und Verwaltungsinstitutionen, Weilheim entwickelte sich ab 1862 zunehmend zur Behördenstadt. Auch die wirtschaftliche Situation verbesserte sich allmählich wieder. 1863 wurde die städtische Sparkasse gegründet, 1869 erschienen in der ersten Druckerei das Weilheimer Tagblatt, 1864 wurde das Gaswerk errichtet und damit die Gasbeleuchtung in der Stadt eingeführt; insbesondere mit dem Anschluss an die Eisenbahnstrecke München-Weilheim 1866 setzte ein nachhaltiger Aufschwung ein, der erst durch den Ausbruch des 1. Weltkrieges zum Erliegen kam.
1884 konnte ein modernes Wasserversorgungsnetz seinen Betrieb aufnehmen und 1890 erhielt die Stadt einen neuen Schlachthof. 1919 wurden die Privathaushalte an das Stromnetz der Isar-Amper-Werke angeschlossen, am 16. Mai 1923 nahm die Reichspost in Weilheim das erste Selbstwähl-Fernsprechamt der Welt in Betrieb.
Die sog. Machtergreifung und die darauf folgende Errichtung eines totalitären Führerstaates durch die Nationalsozialisten in Deutschland im Jahre 1933 bedeutete auch für die kleine Bezirksstadt einen markanten Einschnitt. Der anfängliche ökonomische Aufschwung und die damit zunächst bei vielen einhergehende positive Einstellung wich bald der Ernüchterung, als die Repressionen des NS-Regimes immer deutlicher zu Tage traten.
Der Kriegsausbruch und die ständig steigenden Gefallenen- und Vermisstenzahlen, die immer schlechter werdende Ernährungslage bei gleichzeitiger Erhöhung der Arbeitsleistungen sowie der Angriff auf die Sowjetunion mit der Katastrophe von Stalingrad und die sich abzeichnende Niederlage erzeugten in weiten Teilen der Bevölkerung ein Gefühl der Niedergeschlagenheit und Hoffnungslosigkeit. Den Ausfall an deutschen Arbeitskräften versuchte man durch sog. Fremdarbeiter aus dem Ausland zu kompensieren, auch durch den unfreiwilligen Einsatz von vielen Arbeitskräften aus Osteuropa, von denen viele an den Folgen der schlechten Arbeits- und Lebensbedingungen starben. Kurz vor Kriegsende wurde Weilheim am 19. April 1945 Ziel eines amerikanischen Luftangriffes, der zahlreichen Menschen das Leben kostete, kurze Zeit danach wurde die Stadt am 29.04.1945 von amerikanischen Streitkräften besetzt.
Der mühsame und schwierige Wiederaufbau sowie die Unterbringung und Integration einer großen Anzahl von Flüchtlingen und Vertriebenen stellten die Stadt vor große Anforderungen. Weilheim hat sich seit dieser Zeit erheblich ausgedehnt, viele neue Wohnviertel, Siedlungen und attraktive Gewerbegebiete sind entstanden. Heute ist die zentral gelegene Kreisstadt mit ihren leistungsfähigen Gewerbebetrieben ein starker wirtschaftlicher Faktor innerhalb des Landkreises.
Bereiche industrieller Fertigung sind die Leichtmetallverarbeitung und der Motorenbau. Ein Schaufenster der Wirtschaft ist die seit 1977 alle zwei Jahre stattfindende Oberlandausstellung. Die Kreisstadt Weilheim, zu der seit der kommunalen Gebietsreform auch die alten Nachbarorte Marnbach-Deutenhausen und Unterhausen gehören, zählt gegenwärtig rund 22.000 Einwohner.
Neben zahlreichen Ämtern und Behörden befinden sich in Weilheim ein Sonderpädagogisches Förderzentrum, zwei Grundschulen und eine Mittelschule, eine Real-, eine Fach- und Berufsoberschule, eine Landwirtschafts- und eine Berufsschule, ein Gymnasium sowie die Privaten Oberlandschulen.
Weilheim befindet sich in einer verkehrsgünstigen Lage, so sind es in die Landeshauptstadt München 50, nach Garmisch-Partenkirchen 45 und zu den Erholungsgebieten Ammersee, Starnberger See und Staffelsee je 20 km. Der hohe Freizeitwert der Stadt ist aber auch auf die zahlreichen Sportstätten und Vereine zurückzuführen. Weilheim versteht sich auch als Stadt der Feste, Kultur und Gastlichkeit. Ob Musik- oder Theateraufführungen, französische Woche, Fasching oder Volksfest, gerne trifft man sich hier mit Freunden und Bekannten und Gäste sind in dieser Stadt stets willkommen.