Los eventos de El Niño de 1891, 1925, 1983 y 1998 desbordaron reiteradamente el río Piura, inundando Castilla y Catacaos y causando la caída del puente Bolognesi el 16 de marzo de 1998. Para resolver las crecidas y el déficit hídrico, el Decreto Ley 18381 del 1 de septiembre de 1970 creó el Proyecto Especial Chira-Piura: la Presa de Poechos (mil millones de metros cúbicos), un canal trasvasor de 54 km, la Presa de Derivación Sullana y el Canal Miguel Checa riegan más de 100 000 hectáreas y protegen a las ciudades de avenidas extraordinarias.

Tras la bancarrota de la guerra, la provincia de Piura se reconvirtió con la aclimatación del Algodón Pima en 1918, cuya fibra extralarga conquistó los mercados de Gran Bretaña y Norteamérica, enriqueciendo los valles del Chira y Piura. Simultáneamente, los yacimientos de La Brea y Pariñas, operados por la London Pacific Petroleum y luego la International Petroleum Company, hicieron de Talara el corazón energético del país, hasta la toma militar y nacionalización del enclave en octubre de 1968 bajo Juan Velasco Alvarado.

Piura dio al país su máximo héroe marítimo: el almirante Miguel Grau Seminario, nacido en la calle Tacna de Piura, quien comandó el monitor Huáscar hasta su muerte en Angamos el 8 de octubre de 1879. Los batallones «Piura N.° 25» y «Manco Cápac» sufrieron cuantiosas bajas en San Juan y Miraflores (1881). En septiembre de 1880 la expedición de Patricio Lynch bombardeó Paita, imponiendo una contribución de 10 000 pesos y destruyendo aduana, muelle y talleres del ferrocarril; entre 1881 y 1883 tropas chilenas ocuparon Piura y Catacaos.

En 1872, bajo el gobierno de José Balta, se inició la construcción del Ferrocarril Paita–Sullana–Piura a cargo de Federico Blume Othon, con trocha estándar de 1,435 m y 105 km de tendido. Alcanzó La Huaca en 1874, Viviate en 1876, Sullana en 1879 y su estación terminal en Piura en 1887, enlazando las cosechas del Chira y Piura con los buques anclados en Paita. Operó hasta mediados del siglo XX bajo la Peruvian Corporation. En 1893 el «Puente Viejo» (San Miguel) unió la ciudad con Castilla sobre el río Piura.

Tras depender de la Prefectura de Trujillo durante sus primeros decenios republicanos, la gravitación demográfica y mercantil de Piura exigió autonomía administrativa. Mediante Ley del 30 de marzo de 1861, durante el segundo gobierno del mariscal Ramón Castilla, se creó oficialmente el Departamento de Piura con las provincias fundacionales de Piura, Paita y Ayabaca.

Liderados por Miguel Gerónimo Seminario y Jaime y el regidor Buenaventura Raygada, grupos armados desarmaron pacíficamente a la guarnición realista en la noche del 3 de enero de 1821. El 4 de enero, ante una concurrencia masiva que desbordó el cabildo, la sesión se trasladó al templo del Convento de San Francisco de Asís, donde se declaró solemnemente la independencia de Piura. La proclama contó con artesanos, parcialidades de Catacaos y Sechura, milicianos pardos y mujeres de todos los estamentos.

Las ideas ilustradas circularon en Piura a través del Mercurio Peruano, fomentando identidad y malestar contra los tributos y monopolios de la Corona. En octubre de 1820 Guayaquil proclamó su independencia cerrando el flanco realista, mientras la escuadra de Cochrane y el desembarco de San Martín en Paracas desarticulaban el control virreinal. El 29 de diciembre de 1820, Torre Tagle proclamó la independencia de Trujillo y despachó pliegos a las subdelegaciones, incluida Piura.