Der Siedlungskern im Umfeld des Schafhofs dehnte sich entlang der Heilbronner und Stuttgarter Straße allmählich bandförmig nach Nordosten, Südosten und Westen aus. Einzelne Häuser standen bereits an der Frankfurter und der Hilsenbeuer Straße.
Bis zum Ersten Weltkrieg hielt der Aufschwung an, verlangsamte sich aber in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Einen weiteren Bedeutungszuwachs erhielt die Stadt gegen Ende des 19. Jahrhunderts, als das Amtsgericht und das Gefängnis an der Stelle des spätmittelalterlichen Klostergasthauses errichtet wurden.
1913 siedelte sich das heutige Aluminiumgusswerk an der Hilsenbeuer und Kepplerstraße am Rande der Salzachtalaue an. Ein Jahr später (1914) wurde die Klosterstadt mit der Eröffnung einer Stichbahnlinie zum Bahnhof Maulbronn-West direkt an den Eisenbahnverkehr angeschlossen. Bemerkenswert ist die sandsteinerne Architektur des Stadtbahnhofgebäudes, die eine bewusste Anlehnung an Bauten des Klosters Maulbronn erkennen lässt. Trotz der verbesserten Verkehrsanbindung brachte die Eisenbahn im Gegensatz zu anderen Städten keine großen Impulse für Maulbronn.
Bis zum Anfang der 1920er Jahre entstanden mehrere heute noch ortsbildprägende Villen, Werkssiedlungshäuser, Gewerbebauten aus Schilfsandstein. Auch der moderne, auffallende Baukörper des im Jahr 1930 eingeweihten Bezirkskrankenhauses, das exponiert auf dem Billensbacher Weinberg in Maulbronn steht, zeigt eine Sandsteinfassade. Die bürgerliche Bebauung jedoch konzentrierte am Fuß der Talhänge und dem Rand der Salzachtalaue und schloss häufig größere Gärten mit ein.
Der Talgrund blieb weitgehend unbebaut, wodurch die Dämme und Flächen der ehemaligen Klosterseen noch gut zu erkennen waren - teilweise trugen die Flurstücke noch den alten Seenamen. Der im Wald gelegene Hohenackersee wurde in dieser Zeit zu einem großen Teil trockengelegt und es entstand dort ein Sportplatz.
Bis zum Zweiten Weltkrieg war die Baustruktur in Maulbronn außerhalb des Klosterareals weitgehend offen, kleinmaßstäbig und überwiegend auf die zweite Hälfte des 19. und die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts zurückzuführen. Ein kleiner zusammenhängender Siedlungskern erstreckte sich ausgehend vom Schafhof entlang der Stuttgarter und Frankfurter Straße, während im näheren Umfeld eine lückenhafte Bebauung an den unteren Talhangbereichen entstand.
Seit der Nachkriegszeit nahm die städtische Bebauung rasch zu. Der Zuzug von mehreren Hundert Heimatvertriebenen trug zu einer deutlich zunehmenden Bautätigkeit bei. In dieser Zeit ließen sich verschiedene Gewerbebetriebe der Elektro- und Metallbranche nieder. Außerdem wurde die Sammelkläranlage in der Sumpf-/Mergeläckerwiese unmittelbar westlich des Abt-Gerhard-Seedammes in Betrieb genommen.
Die Wohn- und Gewerbebebauung folgte der Frankfurter Straße bis über den Abzweig der Pforzheimer Straße hinaus nach Westen und zog sich von der Frankfurter Straße in die Bahnhofstraße. Zum Hilsenbeuer Rain hin, an der Knittlinger Steige und im Baugebiet Kapellengärten/Schefenacker wurden Neubauten errichtet.
Einen Boom erlebten Maulbronn in den 1960/1970iger Jahren. In diese Zeit fallen die umfangreichen Neubau- und Erschließungsmaßnahmen für Wohn- und Gewerbegebiete, Sportanlagen, den Waldfriedhof, das Schulgelände Silahopp und für soziale und gemeindliche Versorgungseinrichtungen. Hierdurch vergrößerte sich die Siedlungsfläche Maulbronns in den Jahren von 1968 bis 1977 um über 30 % (= 75 ha). Die Bebauung in der Stadt verdichtete sich, erschloss die Talhänge und breitete sich zu den Waldrändern hin aus. Der feuchte Salzachtalgrund war bis auf das in die Aue expandierende Leichtmetallgusswerk noch wenig erschlossen.
Da sich für die erforderlichen Siedlungserweiterungen in den Randlage der Talaue kaum Bebauungspotentiale vorhanden waren, wurden und werden bis heute Waldflächen in Anspruch genommen, u.a. für den Waldfriedhof, die Feuerwache, die Kreismülldeponie und die Tongrube am Hamberg, das neue Sportzentrum und die Erweiterung des Gewerbegebietes Talweg.
Auch wenn sich die Entwicklung in den letzten Jahrzehnten etwas verlangsamte, dehnte das Stadtgebiet mehr und mehr in den sich öffnenden Salzachtalraum nach Westen. Das Gewerbegebiet Talweg erweiterte das vorhandene Gewerbegebiet seit dem Ende der 1980iger Jahre auf die ehemalige Fläche des Abt-Gerung-Sees und eine Fläche im Waldgebiet Sickinger Rain.
Das Wohngebiet Billensbacher Äcker dehnt sich mittlerweile über einen Großteil der gleichnamigen (Acker-)terrasse über dem Salzachtal aus. Mit diesen beiden jüngsten Siedlungserweiterungen Maulbronns greift die Bebauung weit in den sich nach Westen öffnenden Talraum aus. Neben dieser Ausweitung verdichtete sich die Bebauung im Stadtgebiet weiter und erschloss nun letzte Randlagen und die Salzachtalaue (Dobelweg, Wilhelmshöhe, Altenzentrum Schefenacker, Verbrauchermärkte etc.).
Da das Wasserdargebot aus örtlichen Quellen und Brunnen permanent abnahm und zum Teil nicht mehr den erforderlichen Qualitätsanforderungen entsprach, ersetzte die Bodenseewasserversorgung ab 1981 endgültig die lokale Trinkwassergewinnung.
1970 schloss sich die Gemeinde Schmie der Stadt Maulbronn freiwillig an. Die Gemeinde Zaisersweiher wurde 1975 im Rahmen einer kommunalen Gebietsreform mit Maulbronn zusammengelegt.
Nach der Ausweisung des Klosters als UNESCO-Welterbestätte 1993 nahm auch der Tourismus rasant zu und so kommen jährlich etwa 300.000 Besucher in die Stadt.
(Peter Burggraaff, Rheinischer Verein für Denkmalpflege und Landschaftsschutz e.V.,, 2013, 2021)