1780 год — закладка и начало возведения Константиногорской крепости — одного из укреплений Азово-Моздокской оборонительной линии (1777), важная роль в создании которой принадлежит А. В. Суворову. Воздвигнута крепость в долине между горами Бештау и Машук (в 4-х км западнее Машука) при слиянии рек Золотух (Золотушка) и Подкумок на так называемой «Сухой черте» Кавказской линии. Она была первым на Пятигорье русским воинским укреплением. Построена под наблюдением генерал-поручика И. В. Якоби и была названа Константиногорской в честь внука Екатерины II Константина Павловича. Соответствует территории нынешнего микрорайона Новопятигорск.

Занимавшие Константиногорскую крепость солдаты 16 Егерского полка обратили внимание на горячие минеральные источники горы Машук. Этот год считается официальным годом основания Пятигорска. Рядом постепенно выросла слобода, где селились отслужившие свой срок солдаты.

В 1793 году Российская Академия наук командировала на Кавказ известного натуралиста-путешественника П. С. Палласа, который подробно описал источники и сделал впервые качественный химический анализ минеральных вод. (Все анализы минеральных вод до Смирнова проводились за пределами Кавминвод — в Петербурге, Москве, Харькове) Солдаты, жившие близ горячеводских источников, были уже знакомы с их целебными свойствами, и от них в том числе российский учёный узнал, что серные ванны полезны от кожных болезней, ревматизма, подагры и т. п. Важнейшим результатом поездки Палласа было обследование Нарзана, которому он предавал большое значение и предсказал блестящее будущее.

Последующие исследования Пятигорских минеральных вод и Кисловодского Нарзана были произведены в 1801 году химиком Симеоном, а в 1802 г. — штаб-лекарями Крушневичем, Гординским и аптекарем Швенсоном. По полноте и точности солевого состава эти анализы можно считать первыми в истории изучения химизма этих источников.

24 апреля 1803 г. (Санкт-Петербург) — начинается официальная история Пятигорска как города-курорта, когда был подписан знаменитый Рескрипт Александра I «О признании государственного значения Кавказских Минеральных Вод и необходимости их устройства».

В этот период (1800-е — 1810-е гг.) в окрестностях курортов поселяются первые западноевропейские колонисты. Целью их приглашения было лучшее благоустройство и продовольственное обеспечение новых российских здравниц. Близ Пятигорска в 1802 году выходцами из Шотландии Г. Брунтоном и А. Патерсоном была основана колония Каррас (с 1809 года здесь же поселяются немецкие колонисты — выходцы из Поволжья (Сарепты)). В окрестностях Пятигорска в 1819 году немцами была основана колония Николаевская, а в 1831 году — Константиновская (к востоку Машука от станицы Константиновской до Карраса и посегодня раскинулись благоухающие виноградники). В окрестностях горы Верблюд поселились итальянские виноделы (Калаборка и Темпельгоф).

В 1803 году архитектор Н. А. Львов на Горячих водах открыл два новых источника и приказал высечь ванну в травертинах Горячей горы.

В 1809—1810 годах Кавказские Минеральные воды посетил известный московский врач Фридрих Иосифович Гааз. Доктору Фёдору Петровичу Гаазу (как звали его в России) принадлежит честь открытия новых целебных источников в Пятигорске, итогом его исследований стала книга «Моё путешествие на Александровские воды».

1812 г. — построен первый дом в Горячеводской долине. Принадлежал стряпчему из Георгиевска Чернявскому.

1816—1827 — годы командования войсками Отдельного Кавказского корпуса генералом А. П. Ермоловым. В это время в Горячеводске, у подножия горы, солдаты выстроили Елизаветинские ванны, перед которыми разбили цветники, а рядом построили ванны Ермоловские, названные в честь отца-командира. За городом заложили обширный сад с персиками, абрикосами и сливами.

1822—1823 г.г.— была учреждена особая строительная комиссия (ходатайством А. П. Ермолова) и приглашены первые архитекторы — выходцы из Швейцарии братья Джузеппе и Джиованни Бернардацци.

В 1823 году для более полного и всестороннего описания Кавминвод из Санкт-Петербурга был командирован профессор Медико-хирургической академии А. П. Нелюбин. В 1825 г. вышел его капитальный труд «Полное историческое, медико-топографическое, физико-химическое и врачебное описание Кавказских Минеральных Вод», которое много лет было основой для развития Кавказских курортов.

По инициативе Ермолова, в 1825 году поблизости от горы Машук, вдоль реки Подкумок (по обоим берегам реки) была образована казачья станица, названая впоследствии Горячеводской.

В 20-е годы XIX века впервые проведены сносные дороги между «группами» и в окружной город Георгиевск (тогдашний губернский центр; вскоре, по представлению генерала Ермолова, губернским городом стал Ставрополь). В Пятигорске построена первая казённая гостиница — Ресторация (1825—1828), первое капитальное здание Николаевских ванн, два офицерских дома, заложен парк «Цветник» и проложен бульвар, обсаженный липами, появились романтический «Грот Дианы» и «Эолова арфа». В 1824 г. вышло предписание генерала Ермолова о назначении доктора Ф. П. Конради первым (постоянным, в том числе в зимнее время) главным врачом на Кавказских Минеральных водах.

14 мая 1830 года — разросшееся поселение Горячеводск (Горячие Воды) указом Правительствующего сената было возведено в степень уездного (окружного) города под современным названием Пятигорск. Название Пятигорье закрепилось за всей северной (центральной) частью района Кавказских Минеральных Вод. Это название связано с расположением близ Пятигорска пятиглавой горы Бештау. Название горы имеет тюркское происхождение и означает «пять гор».

В 1831 году зодчим Дж. Бернардацци составлен план города Пятигорска. По углам плана находились сделанные зодчим рисунки города, а в центре — изображение братьев Бернардацци.

В 1837 году был высочайше утверждён новый план застройки города. Николай I при рассмотрении проектов изъявил желание, «чтобы пятигорская церковь была сооружена о пяти главах» (подобно пятиглавому Бештау). Величественный Соборный храм во имя Христа Спасителя, исцеляющего [утоляющего] расслабленного (Спасский собор), строился 22 года на пожертвования и украсил город в 1869 году (закладка храма была назначена на 25 июня 1847 года — день рождения императора; разрушен в 1935—1936 г.г.).

В 1838 году в городе открыты первые заводы: кирпичный и пивоваренный.

В 1839 году вторично на целый год исчезла вода Александровского источника, что повлекло закрытие Николаевских и Ермоловских ванн, Старых, Солдатской и Народной купален. Перед исчезновением «слышен был небольшой стук в горе».

В 1842 году был утверждён герб города Пятигорска. Вверху — герб Кавказской области, внизу — изображение горы Бештау.

В 40-50-е гг. XIX в. при наместнике Кавказа князе М. С. Воронцове строительство на Водах вновь оживилось. Воронцова можно считать основателем отрасли «культура на КМВ»; в каждом из городов КавМинВод строятся галереи (гл. арх. С. И. Уптон): Елизаветинская (Академическая) в Пятигорске (а также Теплосерные ванны), галерея источника № 17 в Ессентуках, Нарзанная в Кисловодске, деревянная в Железноводске (строительство многих объектов было приостановлено и затянулось из-за случившегося на Кавминводах в 1852 году землетрясения). В Пятигорске в 1850 году по указанию Воронцова был создан первый в России музей под открытым небом — Музей древностей Северного Кавказа. В середине XIX века начинается планомерное изучение пятигорского курорта; большой вклад по изучению и систематизации проделал Ф. А. Баталин. Дважды он спускался в Пятигорский Провал на глубину 26 м и подробно описал Провальное озеро и его термальные воды; ему удалось открыть несколько новых, неизвестных ключей. По личному приказу князя А. И. Барятинского в 1859 году была основана первая на КМВ курортная библиотека в Пятигорске.

В 1851—1852 годах была проложена новая дорога на вершину горы Машука. Учреждено «Депо кабриолетов» у Михайловской галереи для посадки в экипажах-кабриолетах, запряженных осликами, на вершину горы.

В 1855 году проложен водопровод из керамических труб от родников горы Бештау в Пятигорск.

В 1857 году началась проходка тоннеля длиной 43,7 метра к сероводородному озеру Провал на средства московского чиновника-филантропа П. А. Лазарика.

1863 год — доктору С. А. Смирнову, человеку широкой эрудиции, благодаря своему организаторскому таланту удалось объединить передовых врачей, физиологов, химиков-аптекарей, инженеров и геологов, поставить на научную основу бальнеологию на Кавказских Минеральных Водах и стать основоположником научной курортологии. Он был инициатором организации в Пятигорске Русского бальнеологического общества — первой в стране научно-практической организации, занимавшейся вопросами исследования и использования лечебных факторов, даруемых природой.

В 1863 году появляется первая на КавМинводах Фотография А. К. Окуловского; он и его последователи (И. Ланге, Г. Я. Раев и др.) много сделали для пропаганды курортных мест, выпуская виды Кавминвод в открытках. Во второй половине XIX века Кавказские Минеральные Воды считались летней резиденцией царской семьи и были самым модным и престижным курортом страны. Чтобы отвлечь русское общество от поездок на западно-европейские курорты, доктор Смирнов выписывал большое количество минеральных вод из-за границы, обеспечивая нуждающихся в них.

Август 1863 года — установление телеграфной связи Пятигорска с Петербургом путём прокладки телеграфной линии от Ставрополя до Ростова-на-Дону.

В 1865 году открыто двухклассное женское городское училище.

В 1874 году Пятигорск передан из административного подчинения Ставропольской губернии в Терскую область, став административным центром нового Пятигорского округа.

В 1882 году Пятигорский округ разделен на два — Пятигорский и Нальчикский. КМВ вошли в состав Пятигорского округа с центром в городе Пятигорске.

В 1885 году открылось Скаковое поле (ныне Ипподром).

С 1886 года началось использование лечебной грязи озера Тамбукан, расположенного в 10 км от города, а с 1889 года началась зарождаться радонотерапия.

1893—1894 г.г. — город-курорт связан с Москвой беспересадочным железнодорожным сообщением (во второй половине 30-х годов перед войной была электрифицирована железная дорога от Минеральных Вод до Кисловодска и ветка до Железноводска); тогда же, в 90-х годах, жители рабочего посёлка Слободка возле станции Пятигорск возвели Михайловский собор (был закрыт в 1936); а в 1875 ОВЖД открылись безрельсовые (шоссейные) дороги ст. Кума (ныне Минеральные Воды) — Пятигорск — Кисловодск. К концу XIX века заработал небольшой завод по розливу минеральной воды. Росла лечебная база курортов, резко увеличился приток курортников.

В марте 1897 года открыто Общество пособия бедным, содержавшее столовую-чайную, ночлежный дом, библиотеку, начальную школу и студенческий санаторий.

План Пятигорска начала XX века из «Иллюстрированного практического путеводителя по Кавказу» Г. Г. Москвича

1903 год — проведены первые линии трамвая, связавшие вокзал с Цветником и далее с Сабанеевскими (Пушкинскими) ваннами и Провалом. В том же году в Пятигорске был открыт величественный храм Лазаря четырёхдневного, службы в котором ведутся и в наши дни.

В начале XX в. под руководством Управления Вод (дирекция УправВод — в Пятигорске) начинается электрификация КМВ (и уличное электроосвещение Пятигорска). В 1913 году открыта тепловая дизельная электростанция по проекту инженера Е. Н. Кутейникова на 800 л. с. Служила резервом к гидростанции «Белый Уголь» в зимнее время при падении дебита воды в реке Подкумок.