Город стал расширяться в 1930-х годах со строительством рыбоконсервного комбината и его жилого массива — Балыкши. Затем была эвакуация промышленных предприятий сюда во время Великой Отечественной войны и строительство нефтеперерабатывающего завода — ГНПЗ со своим жилым комплексом — Жилгородок. Все эти предприятия оседали на противоположной стороне города — Бухарской. Понтонный мост уже не справлялся с возросшей нагрузкой, и в середине 1960-х годов был построен капитальный железобетонный мост на быках. На середине моста был установлен памятный знак о границе Европы с Азией. В обсуждении его проекта участвовал весь город на страницах областной газеты.
Река Урал в центре Атырау
Со строительством железной дороги Гурьев-Астрахань был построен железнодорожный мост через Урал и новый вокзал. Эта дорога дала кратчайший выход с юга Средней Азии (Душанбе, Термез, Бухара, Чарджоу, Нукус, Кунград, Бейнеу) и с Мангышлака в Европейскую часть страны. Город рос, благоустраивался. Возник новый аэропорт, принимающий современные самолеты: Ту, ИЛы, АНы. Сейчас это город восьми мостов: железнодорожный, шесть автомобильных, и один специально построен как пешеходный.
Гурьев был центром огромной области. На юге граница с Туркменией пролегала по самому заливу Кара-Богаз-Гол. На востоке Гурьевская область граничила с Узбекистаном (Каракалпакия) и Актюбинской областью, на севере — с Уральской, а на западе — с Астраханской областью. С началом освоения природных богатств Мангышлака (нефть, газ, урановая руда) и строительством города Шевченко (ныне Актау) область была поделена на Гурьевскую и Мангышлакскую.
В развитии этих областей и их центров Гурьева и Шевченко участвовал весь Советский Союз. Многие исторические вехи и события, свидетелями которых был Гурьев, запечатлены в названиях его улиц. Здесь несколько раз проходил со своими казаками Степан Разин, бывал Емельян Пугачев. Соответственно есть улицы Разина, Пугачева, проспект Абая, названный в честь известного просветителя казахского народа Абая Кунанбаева, улица Мухтара Ауэзова, написавшего книгу о нём, улица Чокана Валиханова.
4 октября 1991 года Гурьевский городской Совет народных депутатов переименовал город в Атырау.
