С XVII века через Арзамас пошли важнейшие тракты: Московский, Нижегородский, Симбирский, Саратовский, Тамбовский . Город стал транзитным центром — купцы богатели, развивались ремёсла. Арзамас славился кожевенным делом: знаменитую «юфть булгара» вывозили в Англию, Францию, Германию . Мещане вязали шерстяные ботинки, работали маслобойни и салотопни . А ещё здесь выращивали знаменитых арзамасских гусей — их тысячами гнали в Москву и Петербург своим ходом, обувая в лапти из смолы и песка, отсюда пошло выражение «гусь лапчатый»

В 1670 году, когда полыхало восстание Степана Разина, Арзамасский край оказался в самом пекле. Одним из ярких предводителей повстанцев стала женщина — Алена Арзамасская. Родом из села Выездная Слобода под Арзамасом, она овдовела, постриглась в монахини, но покинула обитель и примкнула к восстанию. Алена собрала отряд численностью до 2000 человек и два месяца управляла захваченным городом Темниковым. В ноябре 1670 года царские войска князя Долгорукова разгромили её отряд. 4 декабря 1670 года Алену казнили через сожжение в срубе как разбойницу и еретичку. По преданию, она сама прыгнула в сруб, перекрестилась и не издала ни звука в пламени.
Подавление восстания Разина было жестоким. Арзамас стал главным местом расправы над повстанцами. На Ивановских буграх за три месяца казнили около 11 тысяч человек — вешали, сажали на кол. Князь Долгорукий запретил ставить кресты, но арзамасцы позже установили здесь божедомки, напоминавшие о тех страшных событиях.
Спустя столетие история повторилась. Во время восстания Пугачёва Арзамасская провинция вновь оказалась в зоне волнений. Летом 1774 года крестьяне окрестных сёл убивали помещиков и жгли усадьбы. Сам Арзамас жил в страхе: город был «весь в страхе и унынии». В конце августа 1774 года через Арзамас проезжал Александр Суворов, направлявшийся на подавление мятежа. А в ноябре того же года Арзамас стал свидетелем финала драмы: закованного в кандалы Пугачёва везли в Москву через город. Клетка с ним стояла во дворе купца Сулимова, и почти все жители пришли посмотреть на «Пугача».. Эти события навсегда вписали Арзамас в историю крестьянских войн России.

В 1779 году императрица Екатерина II утвердила новый план застройки и даровала Арзамасу статус уездного города Нижегородской губернии . Это стало точкой отсчёта для настоящего расцвета — начался «золотой век», который продлился почти столетие. Город оказался в центре транспортной сети: через него проходили шесть важнейших гужевых трактов — Московский, Нижегородский, Симбирский, Саратовский, Тамбовский и дорога на знаменитую Макарьевскую ярмарку. Арзамас стал вторым по уровню развития торговли в губернии, уступая только Нижнему Новгороду.
Во второй половине XIX века, с прокладкой железных дорог в обход Арзамаса, транзитные пути переместились, и грузопоток через город стал уменьшаться. Развитие замедлилось, но город продолжал жить своей жизнью: открывались училища, работала публичная библиотека.

XX век принёс Арзамасу серьёзные потрясения. После революции 1917 года в городе национализировали банки, фабрики и заводы, предприятия перестраивали работу для нужд Красной Армии — в частности, выпускали войлок для кавалеристов. В годы первых пятилеток промышленность росла в основном за счёт войлочного производства и переработки сельхозсырья — крупных заводов тогда ещё не строили из-за отсутствия воды и энерги.
Великая Отечественная война стала тяжёлым испытанием: тысячи арзамасцев ушли на фронт, в городе работали госпитали, а предприятия выпускали продукцию для армии. Настоящий промышленный рывок случился в 1950–1960-е годы, когда Арзамас получил электроэнергию от Новогорьковской ТЭЦ, а в 1962 году запустили водопровод с Пустынских озёр протяжённостью 30 километров — его строили всем городом . Это позволило построить приборостроительный завод, завод «Коммаш», войлочную фабрику и другие предприятия. . К 1982 году население перешагнуло порог в 100 тысяч жителей.