1945 m. sausio 28 d. Klaipėdą užėmė TSRS kariuomenė ir perdavė Lietuvos TSR. 1945 m. rugpjūčio metu vykusio Potsdamo konferencijos metu Sovietų Sąjungai buvo perduota Rytų Prūsijos dalis su Karaliaučiumi.
Klaipėda prie Lietuvos prijungta ne pagal Potsdamo susitarimus, bet pagal atskirą aktą, kuriuo visos Vokietijos užimtos teritorijos nuo 1937 m. pripažintos užgrobtomis neteisėtai. Per Antrąjį pasaulinį karą kai kurios miesto dalys gerokai nukentėjo nuo sovietų aviacijos bombordavimų bei vokiečių įgulos sprogdinimų.
1946 m. prie miesto prijungti Giruliai ir Melnragė.
Evakuavus beveik visus seniuosius miesto gyventojus, miestas neteko senosios septynių šimtmečių vokiečių - lietuvių koegzistencijos tradicijos. Iki 7-8 dešimtmečių sandūros naujoji Klaipėda naujakurių iš visos SSRS buvo kuriama nepaisant miesto istorijos arba priešpriešinant save jai. Kelis pirmuosius pokario dešimtmečius Klaipėda atliko iš esmės ekonominės SSRS provincijos, su itin išvystyta žvejybos pramone, vaidmenį. 1986 m. ėmė veikti tarptautinė perkėla Klaipėda–Mukranas.
8-ojo dešimtmečio pr. suaktyvėjo meninis, humanitarinis gyvenimas, miesto vadovų iniciatyva Klaipėdoje buvo įkurdinti Lietuvos aukštųjų mokyklų fakultetai, kurių pagrindu 1991 m. įkurtas Klaipėdos universitetas, rugpjūčio 23 dieną nugriautas Lenino paminklas. 1992 m. patvirtintas atkurtas Klaipėdos herbas. 1997 m. įkurta Klaipėdos laisvoji ekonominė zona. 2001 m. patvirtintas plėtros strateginis planas.