Nel primo cinquecento Arezzo si trovò coinvolta in una rivolta antifiorentina, che oppose a Firenze il capitano di ventura Vitellozzo Vitelli, il "duca Valentino" Cesare Borgia e suo padre papa Alessandro VI, e il re di Francia Luigi XII. La sommossa si spense però dopo pochi giorni, e costò la vita al Vitelli che fu fatto uccidere dallo stesso Cesare Borgia durante un banchetto, con un metodo cui Niccolò Machiavelli dedicò un trattato datato 1503. Nel 1525 sulla città e sul contado si abbatté una pestilenza, cui seguì una carestia che mise in ginocchio l'economia aretina e portò ad una nuova sollevazione contro Firenze nel 1529, anche questa però più legata ad avvenimenti esterni che ad una vera volontà popolare. I Medici, che erano stati scacciati da Firenze nel 1527, avevano ora dalla loro il papa Clemente VII, appartenente alla famiglia dei Medici. Questi concluse una pace con l'Impero e si assicurò così un'armata imperiale, comandata da Filiberto di Chalons, per imporre a Firenze il ritorno dei Medici. L'armata proveniente da Roma passò dal territorio di Arezzo, allora parte dei possedimenti fiorentini e presidiata da una guarnigione fiorentina, e la città anziché tentare una improbabile resistenza all'assedio pensò di profittare della situazione per riconquistare l'indipendenza, trattando la resa tramite un ufficiale dell'esercito imperiale originario della Valtiberina, tale Francesco di Bivignano, detto "il conte rosso". La guarnigione fiorentina si rifugiò in fortezza ma fu presto cacciata, mentre il Conte Rosso si impadroniva di parte del Valdarno, Anghiari e Sansepolcro. Ma terminata la contesa con la sconfitta della Repubblica fiorentina a Gavignana nell'agosto del 1530, i Medici non videro più la ragione per tenere Arezzo separata dal resto della Toscana, ed inviarono di nuovo l'esercito imperiale a prenderne possesso. Nel 1554 cadeva anche Siena, ed una quindicina di anni dopo tutta la Toscana, con l'eccezione di Lucca e dello Stato dei Presidi presso l'Argentario, diveniva granducato.
Cosimo I de' Medici attuò ad Arezzo un piano di ristrutturazione urbanistica a scopi difensivi: il perimetro della cinta muraria fu ridotto come il numero delle porte, la fortezza fu ricostruita e ampliata. In questo contesto fu anche completata la cattedrale, e furono abbattuti tutti gli storici edifici della Città, tra cui l'antico Palazzo del Comune e il Palazzo del Capitano del Popolo, il Palazzo dei Tarlati di Pietramala e 17 edifici religiosi: in pratica l'intero centro storico turrito della città antica sede della città etrusca e del foro romano, creando con il materiale derivato dalla distruzione degli edifici uno spazio piano fra i due colli di San Pietro e San Donato, furono costruite le Logge Medicee dovute alla mano di Giorgio Vasari. Durante i lavori di scasso vennero rinvenute le celebri statue di bronzo della Minerva di Arezzo e della Chimera di Arezzo. Venne inoltre completamente abbattuto il Duomo Vecchio e gli edifici ecclesiastici millenari che lo circondavano sul Colle del Pionta, il cosiddetto " Vaticano " aretino situato fuori delle mura trecentesche per evitare che potesse essere utilizzato a scopi militari da nemici che assediassero Arezzo. Il periodo del Granducato Mediceo a partire dalla seconda metà del Cinquecento vide però, in tutta la Toscana, un lento ma inesorabile decadimento economico e culturale accompagnato da decremento demografico, che si invertirà solo nel settecento, con le iniziative illuminate di Pietro Leopoldo di Lorena.
Nel XVIII secolo fu portata a termine la bonifica della Val di Chiana.
Nel febbraio 1796, Arezzo fu sconvolta da uno sciame sismico di oltre trenta scosse di terremoto; il 15 febbraio i movimenti tellurici cessarono, a seguito del miracolo (secondo la tradizione cattolica) della Madonna del Conforto, un'immagine sacra oggi custodita nella Cattedrale di Arezzo.
Nello stesso 1796, cominciò una campagna militare di invasione dell'Italia da parte dei francesi. Il generale comandante di questa invasione era Napoleone Bonaparte. Anche Arezzo fu conquistata, ma nel 1799 fu il centro del movimento del "Viva Maria" (ispirato proprio all'immagine della Madonna del Conforto), una delle insorgenze antinapoleoniche avvenute in quegli anni in Italia.
In seguito a questi fatti Arezzo fu riconosciuta dal Granduca di Toscana capoluogo di provincia. Nel 1860 il Granducato di Toscana, e quindi Arezzo, entrò a far parte del Regno d'Italia.
La riconquistata autonomia amministrativa e l'apertura delle comunicazioni ferroviarie con Firenze e Roma stimolarono nuovi fermenti. Lo sviluppo continuò tra Ottocento e Novecento, com'è dimostrato dalla forte crescita della popolazione, dal progressivo spostarsi del centro cittadino verso la pianura con la costruzione di nuovi quartieri, nonché da varie iniziative industriali e commerciali. Nel 1925 fu edificato il Palazzo della Provincia, affrescato da Adolfo de Carolis con la sala dei "Grandi aretini". Una brusca interruzione di questo processo evolutivo fu causata dalla seconda guerra mondiale, quando i bombardamenti distrussero quasi il 60% degli edifici, con danni ingenti anche al patrimonio artistico il quale venne comunque recuperato. Gli Aretini parteciparono con coraggio alla lotta partigiana, pagando un pesante tributo di vittime.
La città fu liberata dall'esercito neozelandese (2nd New Zealand Division) e britannico il 16 luglio 1944.
Nel dopoguerra ci si accinse con fervore alla ricostruzione, e già negli anni cinquanta era ripreso in pieno lo sviluppo, che tendeva ormai a conferire alla città nuovi connotati urbanistici, economici e politici.
fonte: https://it.wikipedia.org/wiki/Arezzo_epoca_moderna