XVII—XIX века

20 января 1604 года в Москву ко двору русского царя Бориса Годунова приехало посольство во главе с князем эуштинских татар Тояном с просьбой о принятии их под власть Русского царства и о возведении на реке Томи острога для защиты эуштинцев от нападений воинственных соседей — енисейских кыргызов и калмыков.

25 марта 1604 года Борис Годунов послал казачьего голову Гаврилу Писемского из Сургута и стрелецкого голову Василия Тыркова из Тобольска с заданием основать крепость на берегу реки Томи, в татарской земле, завести вокруг него государеву пашню и привести в подданство российскому царю окрестные народы.

Томский острог был основан на южном мысу Воскресенской горы, возвышающейся над правым берегом Томи, в 60 км от её впадения в Обь и недалеко от устья таёжной речки Ушайки. К 7 октября 1604 года все строительные работы были завершены. Томск стал важным стратегическим военным центром, в течение всего XVII века обеспечивавшим безопасность местного населения — в 1614, 1617, 1657 и 1698 годах отражал набеги кочевников.

В XVIII веке границы российского государства отодвинулись далеко на юг и восток, набеги прекратились, и Томск потерял своё оборонительное значение. Начиная с середины XVIII века и вплоть до советских времён Томск становится местом ссылки. Так, здесь были в ссылке Ибрагим Ганнибал, Гавриил Батеньков, Михаил Бакунин, Николай Эрдман, Густав Шпет, Николай Клюев.

В 1719 году Томск был причислен к Енисейской провинции, в 1726 году — к Тобольской, а в 1782 году получил статус областного города Тобольского наместничества.

После создания Сибирского тракта, шедшего из Москвы через Томск в Кяхту (Забайкалье), Томск стал важным центром транзитной торговли, в 1738 году в Томске возникает ямская служба. Постепенно город вырос до статуса регионального административного центра и в 1804 году стал центром огромной Томской губернии, которая включала в себя территории нынешних Республики Алтай, Алтайского края, Кемеровской, Новосибирской и Томской областей, Восточно-Казахстанской области (Казахстан), западные части Хакасии и Красноярского края.

В начале XIX века для обеспечения больших перспектив развития города был создан генеральный план развития: первоначальный проект перепланировки и планировочного развития города, составленный томским землемером С. Зверевым в 1820—1824 годах, был предоставлен для экспертизы в бюро В. Гесте в 1824 году. Гесте внёс правки в проект и вернул его «для проверки с местным положением» в Томск.

Вариант, предложенный петербургским градостроителем, был рассмотрен в Томске и были высказаны замечания по вопросу учёта в нём особенностей рельефа и других местных природных условий. Проект вновь был препровождён в Петербург, где уточнялся в бюро «по замечаниям из Томска» до 1830 года.

Проект предполагал существенное увеличение площади городской территории, «в основу планировки была положена… веерная схема, отвечавшая сложным условиям рельефа местности». В южной части города, на Юрточной горе, был запроектирован новый общегородской центр, в ансамбле которого комплекс крупномасштабных административных зданий должен был сформировать примыкающую к Почтамтской улице главную городскую площадь, и центром её композиции должен был стать православный собор. После окончательного согласования на месте генеральный план города 8 августа 1830 года был утверждён императором Николаем I.

В начале XIX века город превратился не только в административный, но и культурный и экономический центр юга Западной Сибири.

Начиная с конца 1830-х годов население Томска быстро росло благодаря увеличивающейся золотодобыче в Сибири. Она продолжалась до середины XIX века.

При строительстве Транссибирской железнодорожной магистрали в конце XIX века место для моста через реку Обь было выбрано значительно южнее Томска. В результате в районе этой переправы образовалось поселение, которое затем выросло в город Новосибирск. Томск же оказался в стороне от железной дороги, и хотя в 1896 году была проложена железнодорожная ветка до Томска, она являлась тупиковой, и город потерял значение транспортного узла (см.: Строительство Транссибирской магистрали в обход Томска).

Во второй половине XIX — начале XX вв. Томск являлся одним из центров идеологии сибирского областничества, одним из лидеров являлся видный русский учёный Григорий Потанин. В августе 1917 года, в промежутке между Февральской и Октябрьской революциями, на сибирской конференции общественных организаций в Томске было принято «Постановление по вопросу об автономном устройстве Сибири». В первой половине октября того же года и также в Томске был избран Сибирский областной совет.