1868年9月1日（慶応4年7月15日）に大阪港が開港し、川口外国人居留地の西隣、安治川左岸に位置する富島が開港場となった。しかし、安治川を河口から約6km遡上する富島まで大型船は入港できず、大坂の外国人貿易商らは続々と神戸へ転出。そして、1871年（明治4年）を最後に外国船は大阪港に入港しなくなった。
第一次修築工事

1873年（明治6年）、オランダ人技師G.A.エッセルとヨハニス・デ・レーケが来日し、大阪入りした。彼らは日本政府から、長年悩みの種であった淀川の治水および港湾機能回復の案を出すよう望まれ、現地調査のうえ淀川に放水路を開削し、天保山付近へ新港を建設するという解を出し、改修計画を作った。しかしこれらは政府の財政難のため実現していない。

1885年（明治18年）には有史以来とも言われる淀川大洪水が発生し、大阪の経済は一時麻痺状態に陥った。外国船が入港しなくなったこともあり、大阪市民の間から淀川付け替えと国際貿易港の建設の声が高まるが、財政難の政府はデ・レーケ案のうち新淀川開削を優先して着工した。これに対して、1890年（明治23年）に大阪市民の有志らが発起人となって、独自にデ・レーケらと天保山付近での築港調査を開始する。特に、大阪湾に西面する河口付近では、西風に起因する波に直面するため、河口を南北から挟み込むように大きな防波堤が構想された。大阪市は1894年（明治27年）に築港計画を策定し、1897年（明治30年）には西成郡川南村をはじめとする海側の町村を編入した上で（大阪市第一次市域拡張）、政府ではなく大阪市営のプロジェクトとして「大阪港第一次修築工事」の起工式を天保山で行った。難波津以来となる海港の造成というこの一大プロジェクトには、当時の市の予算の20数倍に当たる巨費が投じられた。

安治川河口からは直線的に、木津川河口からは尻無川の延長線上へカーブしてから直線的に延びる防波堤を築き、現在の港区側に当たる外港部分と、大正区側に当たる内港部分の2ブロックからなる計画であった。防波堤内を約8.5mの水深まで掘り下げ、その土砂で現在の港区築港・海岸通、大正区鶴町・船町などが埋立造成された。1903年（明治36年）には築港大桟橋が完成し、花園橋 - 築港間に大阪市電築港線が開通した（公営電気鉄道では日本初）。

しかし当初大桟橋の利用が伸びず、大型船が来ない代わりに夕涼みと魚釣りの市民で賑わう有様であった。1916年（大正5年）、市の財政難と、西風にあおられ地盤も弱い河口付近の難工事により、第一次修築工事は一時中断してしまう。しかし、第一次世界大戦景気で大阪港の利用が増え、築港の完成を望む声が高まったため、1918年（大正7年）から市に代わり民間企業の資金協力・工事代行（完成後は出資業者が優先使用）により再着工された。そして、1929年（昭和4年）に32年にわたる第一次修築工事が完工した。
第二次修築工事

大正末期頃から大阪港は再び狭いと評されるようになり、またも神戸港への遷移が目立ち始めていた。東京高商（現一橋大学）教授から大阪市長に転じた都市計画学者・關一は、1927年（昭和2年）、第一次修築工事の完工を待たずに、新淀川河口から大和川河口にかけて防波堤を築き、港域を2.5倍にする築港計画を策定し、1928年（昭和3年）から「大阪港第二次修築工事」に着手した[7][8]。1933年（昭和8年）、大阪港の南北2本の灯台の建て替えが完了。旧灯台と比べ倍以上の高さ（堤防上から17m）となる[9]。1939年（昭和14年）には貨物取扱量等が日本で最大となり、神戸・横浜と並ぶ日本三大港湾の一つとなった。第二次修築工事により北港が完成し、1944年（昭和19年）には築港の中央突堤も完成したが、第二次世界大戦激化のため第二次修築工事は中断され、南港は未完となった。

1945年（昭和20年）、大阪港一帯は米軍による大阪大空襲によって壊滅的な被害を受けた。焼け野原と化した港区は大阪市22区（当時）のうち犠牲者が最多となり、重工業地域の此花区西部は第5回と第7回の空襲において集中的な爆撃を受けた。また、同年9月に発生した枕崎台風によって高潮と浸水が起こった。
修築10ヶ年工事

大阪港周辺では戦前から地下水のくみ上げによる地盤沈下が問題となっていた。そこで、中断していた第二次修築工事を改め、安治川左岸下流部、尻無川左岸下流部、千歳運河などを拡幅して安治川内港（弁天埠頭）と大正内港を作り、拡幅浚渫で発生した土砂で港区と大正区を約2m盛土（嵩上げ）して区画整理するという大阪港復興計画が策定され、1947年（昭和22年）に「大阪港修築10ヶ年工事」が開始された。

しかし、B-29が大阪湾内に投下した機雷の掃海作業が遅れ、1948年（昭和23年）に大阪港の主要部分と阪神水路のみ安全宣言が出されたものの、1950年（昭和25年）にはジェーン台風によってまたも高潮による浸水が起き、川筋も含めた大阪港全体の安全宣言が出されたのは1952年（昭和27年）だった。

1960年代までに内港化工事と盛土工事はほぼ完成し、また、南港の埋め立ても開始され、大阪港の拡大が続いた。一方、新淀川以北の西淀川区沿岸部は、ジェーン台風以降1967年（昭和42年）の再陸地化まで水没したまま放置されるなど、臨港地区の造成には消極的であった。

1948年（昭和23年） 海外貿易再開。

1950年（昭和25年） ジェーン台風で高潮、浸水被害。

1951年（昭和26年） 重要港湾、続いて特定重要港湾に指定される。

1952年（昭和27年） 港湾法施行、大阪市が大阪港の港湾管理者となる。

1958年（昭和33年） 南港地区の埋立造成工事開始。

1961年（昭和36年） 中国との民間貿易再開。