Im 20. Jahrhundert ging die Entwicklung Kelheims langsam voran. Nach dem 1. Weltkrieg bestimmten Massenarbeitslosigkeit und politische Unruhen die Lage, während des Nationalsozialismus wurde die Industrialisierung durch den Bau neuer Fabriken vorangetrieben. Im 2. Weltkrieg entschieden sich beherzte Kelheimer Bürger dafür, die Stadt eigenmächtig den Amerikanern zu übergeben. Heimatvertriebene, Flüchtlinge und Umsiedler fanden in Kelheim in den Jahren nach dem Krieg ein neues Zuhause, während die Stadt sich zu einem bedeutenden Industriestandort entwickelte.
Ein wichtiges Datum in der Kelheimer Stadtgeschichte ist der 25. September 1992: Mit der Eröffnung des Main-Donau-Kanals gewann die Stadt damals wieder Anschluss an den Weltverkehr. Seitdem steigt nicht nur der Umschlag im Kelheimer Industriehafen stetig an, auch für den Tourismus stellt der Kanal einen wichtigen Pluspunkt dar.