從17世紀中葉到20世紀中葉的300年間，是土木工程發展史中迅猛發展的階段。這一時期，土木工程逐漸成為一門獨立學科。

1683年，意大利學者伽利略發表了《關于兩門新科學的對話》，首次用公式表達了梁的設計理論。1687年，牛頓總結出力學三大定律，為土木工程奠定了力學分析的基礎。隨后，在材料力學、彈性力學和材料強度理論的基礎上，法國的納維于1825年建立了土木工程中結構設計的容許應力法。從此，土木工程的結構設計有了比較系統的理論指導。

1824年波特蘭水泥的發明、1859年轉爐煉鋼法的成功及1867年鋼筋混凝土開始應用，使得建設材料由原來使用木材、石料、磚瓦轉變為日益廣泛地使用鑄鐵、鋼材、混凝士、鋼筋混凝土等。鋼材及鋼筋1昆凝土的推廣使得土木工程建造可以更為高聳、復雜。施工機械方面，打樁機、壓路機、挖土機、掘進機、起重機、吊裝機等紛紛出現，為快速高效地建造土木工程提供了有力手段。土木工程也逐漸發展到房屋、道路、橋梁、鐵路、隧道、港口、市政、衛生等工程建筑和工程設施，不僅能夠在地面修建，有些工程還能在地下或水域內修建。

此階段，-系列帶有典型性的土木工程大量興建：

1825年，英國用盾構開鑿泰晤士河底隧道;同年，英國的喬治·斯蒂芬森（George Ste phenson）建成第一條長達21km的鐵路。

1863年，英國倫敦建成世界第一條長7.6km的地下鐵道。

1875年，法國工程師約瑟夫·莫尼埃（Joseph Monier）主持建造了第一座長16m的鋼筋棍凝土橋。

1883年，美國芝加哥在世界上第一個采用了鋼鐵框架作為承重結構，建成第一座高達11層的保險公司大廈，被譽為近代高層建筑的開端。

1885年，德國奔馳汽車問世，掀起了興建高速公路的熱潮，德國僅在1913-1942年間就修建了長達3860km的高速公路網。

1889年，法國建成高達325m的埃菲爾鐵塔（Eiffel Tower），使用熟鋼近10000之多（見圖1-9）。

1928年，法國工程師歐仁·弗吉西內（Eugène Freyssinet）研制成功預應力混凝士，為鋼筋混凝土結構向大跨高層發展提高了保障。

1930年，美國紐約建成了帝國大廈（見圖1-10），共102層，高378m，結構用鋼超過5萬噸，內裝電梯67部，還有各種復雜的管網系統，帝國大廈在建成后40年內一直是世界第一高樓。