Der nächste wichtige Schritt für Mülheim kam durch den Konstrukteur Johann Dinnendahl (1780-1849), der 1811 eine Eisenschmelze erbaute, aus der sich der erste Hochofen auf Koksbasis im Ruhrgebiet entwickelte. Als August Thyssen (1842-1926) 1871 dann auf dem Heckhoffshof die Firma Thyssen & Co. eröffnete und damit den Grundstein für den größten Montankonzern Deutschlands legt, wurde aus dem beschaulichen Ort eine pulsierende Stadt. Entscheidenden Einfluss auf das Stadtbild hatte der von 1904 bis 1928 regierende Oberbürgermeister Paul Lembke (1860-1939), der durch Eingemeindungen die Bevölkerungszahl erhöhte und zum anderen auch mehr grüne Bereiche in "seiner" Ortschaft sehen wollte. Durch Verbesserung, auch bei der Infrastruktur und Wirtschaft, verwandelte er Mülheim von einer Kleinstadt in eine moderne Großstadt mit Bildungsstätten, innerstädtischen Erholungsgebieten und kulturellem Angebot. Der Zweite Weltkrieg (1939-1945) hinterließ weniger als fünfunddreißig Prozent der Innenstadtbebauung sowie eine völlig zerstörte Wirtschaft, der Strukturwandel, der bedingt durch die Stahl- und Kohlekrise ab 1964 einsetzte, veränderte Mühlheim, es begann die Rückbesinnung auf die alten Traditionen als Handelsmetropole.

Mülheim an der Ruhr besteht aus neun Ortsteilen, von denen jeder bis zu seiner Eingemeindung eine selbstständige Gemeinde war. Der Innenstadtbereich setzt sich zusammen aus der Altstadt I und II sowie Menden-Holthausen. Durch die Zerstörungen während des Zweiten Weltkriegs entstand die typische Nachkriegsbebauung der fünfziger/sechziger Jahre, viele Gebäude davon warten noch immer auf eine zeitgemäße Sanierung. Die Umwandlung der Industriebrachen in Grünflächen und/oder modernen Wohnraum hat begonnen, sodass sich das Stadtbild langsam aber sicher wandelt. Sehr schön sind die noch erhalten Gründerzeithäuser (je nach Definition zwischen 1850 und 1914) in dem statistischen Bezirk Eppinghofen. Hier lebt eine multikulturelle Gesellschaft aus ungefähr sechsundachtzig Nationen, der Anteil an der Gesamteinwohnerschaft beträgt ungefähr zweiundvierzig Prozent. Nicht nur durch den überproportional hohen Ausländeranteil, sondern auch durch die überdurchschnittlich hohe Zahl von Familien mit Transferleistungen (rund zweiundzwanzig Prozent) und Arbeitslose (circa sechzehn Prozent), jeweils gemessen an der Gesamtbevölkerung, sind in Eppinghofen soziale Spannungen nicht ungewöhnlich.

Saarn im südöstlichen Mülheim gilt als der Bezirk für Naturliebhaber. Die großen Wald- und Grünflächen sowie die Landwirtschaftsflächen sorgen für ein grünes Ortsbild mit ländlichem Charakter, in dessen historischem Stadtkern noch wunderschöne alte Fachwerkhäuser stehen. Der Erholungswert in Saarn ist hoch, Industrie und Gewerbe kaum zu finden, der ehemalige Truppenübungsplatz wurde zum Naturschutzgebiet. Das angrenzende Broich mit dem Schloss hingegen besteht aus Unter- und Oberbroich, wobei seit 1970 Oberbroich im Rahmen der Siedlungserweiterung mehr Bedeutung als Wohnraum gewonnen hat. Unterbroich verwandelte die Verwaltung in ein überwiegend grünes Gebiet mit kleinen Siedlungsflächen in den Ruhrauen.

Heißens erste urkundliche Erwähnung stammt von 796 als reines Wald- und Fischereigebiet, im fünfzehnten Jahrhundert verschenkten die Grafen von Berg die dreizehn Feuerstellen von Heißen an Kloster Werden. Mit seinen vielen kleinen Steinkohlebergwerken war die Ansiedlung um 1830 durchaus ein frühes Zentrum des Kohleabbaus, hier begann die Geschichte von Wiesche, Humboldt und Rosenblumendelle als Zusammenschluss der "Kleinzechen". Die Bergarbeitersiedlung Colonie Wiesch stammt von 1899, die hübschen, noch erhaltenen Häuser, 106 an der Zahl, stehen alle unter Denkmalschutz. Der Bau der Siedlung Heimaterde startete 1918 und dauerte im ersten Bauabschnitt bis 1929, in den dreißiger Jahren kamen weitere Gebäude hinzu, von denen einige in den sechziger Jahren der Abrissbirne zum Opfer vielen. Leider haben die letzten vierzig Jahre Bautätigkeit das ursprüngliche Bild von Heimaterde sehr stark beeinträchtig und den Bergarbeitersiedlungscharakter zerstört.