Przełom wieków XV i XVI był bardzo pomyślny dla miasta. Kardynał Fryderyk Jagiellończyk w roku 1496 nadał Kielcom herb (link do herbu na stronach UM): na czerwonym tle złota korona a pod nią tego samego koloru litery CK, będące skrótem od łacińskiego "Civitas Kielcensis"- (obywatelstwo kieleckie).

Prawo istnienia otrzymał wówczas pierwszy w mieście cech szewców, którego założenie datowane jest na rok 1502. Przywilejem królewskim zostały potwierdzone prawa do dwóch jarmarków, wybudowano drogę z Kielc do Bodzentyna, powstały kolejne cechy: ślusarzy, bednarzy i krawców. Ostatecznie wyodrębniło się centrum miasta w postaci Rynku i odchodzących od niego ulic: dzisiejszej Bodzentyńskiej i Piotrkowskiej.

W połowie XVI wieku wzniesiono na Rynku jednopiętrowy budynek ratusza, a na wzniesieniu na wschód od miasta kościółek św. Leonarda. Rozwój górnictwa żelaza i metali kolorowych w okalających Kielce miejscowościach przyczynił się w XVI i XVII wieku do rozwoju miasta oraz napływu specjalistów z Polski i zagranicy, głównie Włochów, Węgrów, Słowaków, Niemców. Przez kilkadziesiąt lat w Kielcach mieścił się Urząd Górniczy. Około roku 1500 województwo sandomierskie (protoplasta kolejno województwa kieleckiego i świętokrzyskiego) było jednym z najbardziej znaczących okręgów przemysłowych w Polsce. Funkcjonowały tu 73 kuźnice (aż 14 w Wąchocku). W tym czasie w woj. krakowskim świadczyło usługi 38 kuźnic, w sieradzkim - 27, w mazowieckim -16, a w poznańskim i kaliskim zaledwie po 9. W Kielcach powstawały huty metali i szkła oraz manufaktury wytwarzające zbroje. Rozwój przemysłu przetwórczego miedzi po roku 1790 tak znacznie podniósł rangę Kielc, że przeniesiono tu miejsce obrad sejmików szlacheckich ziemi sandomierskiej. Miasto rozwijało się bardzo szybko. W 1645 roku w Kielcach mieszkało około 1250 osób. Grodem w imieniu biskupa zarządzał dziedziczny wójt, funkcjonowała czteroosobowa rada miejska wybierana co roku przez mieszkańców.

Na pierwszą połowę XVII wieku przypadła znaczna rozbudowa miasta. W latach 1637-1642 z fundacji bpa Jakuba Zadzika w miejscu starego drewnianego dworu wybudowano pałac według projektu włoskiego architekta J. Trevano (obecnie w Pałacu Biskupów Krakowskich mieści się Muzeum Narodowe), następnie w Kielcach powstał kościół św. Trójcy i funkcjonujący przy nim szpital, a na wzgórzu Karczówka wzniesiono kościół z klasztorem bernardyńskim. Kolegiatę poszerzono o nawy boczne i chór, zaś na przykościelnym cmentarzu wzniesiono murowaną dzwonnicę. Dzięki pałacowi, szkole oraz organom ufundowanym w kolegiacie rozwijało się życie kulturalne miasta. W roku 1661 ze swym dworem przebywał w Kielcach król Jan Kazimierz.

Wraz z najazdem szwedzkim zahamowany został okres prosperity, wojska szwedzkie a następnie wojny domowe w Polsce, znacznie wstrzymały rozwój miasta. Kielce ucierpiały nie tylko na skutek działań wojennych, grabieży ale także zarazy. Zamarł handel, nie pracowała większość kopalni i hut. Wiele dla ratowania oraz ożywienia działalności gospodarczej w swoich włościach uczynili właściciele miasta, biskupi krakowscy.