Während des Schmalkidischen Krieges hielt sich Kaiser Karl V. und sein Bruder Ferdinand I. in Innsbruck auf, wohin auch die gefangenen Anführer der Schmalkaden gebracht wurden. Im Mai 1552 wurde Innsbruck von Herzog Moritz von Sachsen eingenommen, wobei die Truppen, nachdem sie geplündert hatten, bereits 2 Tage später die Stadt wieder verließen.
Unter Ferdinand I. wurde 1561 der Jesuitenorden in der Stadt angesiedelt, der hier das erste Gymnasium in Tirol errichten sollte, welches ein Jahr später eröffnet wurde. Von 1562-1573 wurde das Jesuitenkolleg (Alte Universität) errichtet.
Einen Höhepunkt Innsbrucks bildete die Regentschaft Erzherzog Ferdinands II. als Landesherr von Tirol. Ferdinand II. ließ neben der Weiherburg und einem Lustschloss auf der Ulfiswiese auch die ehemalige Hofplattnerei (Heutiges altes Landhaus) in ein Stadtpalais inklusive St. Georgskapelle umbauen, wobei das bisherige St. Georgstor abgerissen wurde. Im Hofgarten entstand ein „Böhmisches Haus", welches heute als Löwenhaus bekannt ist. Auch die Hofburg wurde umgestaltet - siehe Hofburg
1595 wurde von der Witwe Ferdinands II. ein gedeckter Gang auf Pfeilern zwischen Ruhelust und dem Kapuzinerkloster errichtet, der 1787 abgerissen wurde.
1603 bis 1606 wurde unter der Herrschaft von Erzherzog Maximilian III. das Gymnasiumgebäude in Innsbruck errichtet, da der Unterricht bisher im Jesuitenkolleg abgehalten werden musste, obwohl dort große Raumnot herrschte. Das Gebäude musste im Jahre 1721 abgerissen werden, da es vor allem durch das Erdbeben von 1689.zu baufällig geworden war .1611 wurde Innsbruck von einer Pestepedemie heimgesucht, weswegen die Bürger den Bau der Dreiheiligenkirche gelobten.
Des Weiteren wurde unter seiner Herrschaft im Jahre 1615 das Kapuzinerkloster errichtet, welches er als seinen Wohnsitz wählte. Dieses befand sich am Areal der heutigen SOWI und stellte einen großen Gebäudekomplex mit der stattlichen Kirche zu Mariae Opferung dar. Das Kloster wurde später unter Joseph II. aufgelöst und in eine Kaserne umgewandelt. 1844 wurden die alten Gebäude abgerissen und die Fennerkaserne errichtet.
1613 wurde von der Witwe Ferdinands II. ein Grundstück in der Maria Theresien Strasse erworben, welches sie dem Orden der Serviten übergab, die bereits drei Jahre später eine Kirche samt Kloster einweihen konnten. Bereits vier Jahre später brannte der Komplex aber bis auf die Grundmauern ab und musste neuerlich erbaut werden, der jedoch größere Dimensionen annahm, da man zwischenzeitlich zwei angrenzende Grundstücke erworben hatte.
Im selben Jahr erwarben die Tiroler Landstände ein Bürgerhaus in der Altstadt, welches zum Amtshaus umgebaut wurde. 1666 wurde dieses Gebäude mit dem St. Georgshof (siehe oben) getauscht.
Am 16. März 1615 wurde der Grundstein zur Jesuitenkirche gelegt, wurde aber nie vollendet, da sie am 12. September 1626 einstürzte. Im April 1627 wurde neben der Einsturzstelle die heutige Jesuitenkirche errichtet, die 1646 fertig gestellt und geweiht wurde, obwohl wegen Geldmangel die Glockentürme und die Fassade fehlten.
Im April 1626 erlebte Innsbruck einen gesellschaftlichen Höhepunkt, wobei aber die Kosten die Stadtkasse stark belasteten: Erzherzog Leopold V. heiratete Claudia de Medici. Das junge Paar, das durch die pompöse Hofhaltung in Florenz beeinflusst war, entwickelte eine ausgereifte höfische Kultur in Innsbruck. Die unter der Herrschaft dieses Paares errichtete Jesuitenkirche wurde von beiden als deren letzte Ruhestätte ausgewählt. Neben der Jesuitenkirche wurde durch Leopold das Ballspielhaus Erzherzog Ferdinands II. zum „Comedihaus"umgebaut. Sein Sohn Erzherzog Ferdinand Karl ließ zwischen 1653-55 an Stelle des heutigen Landestheaters einen kleineren Theaterbau nach italienischem Vorbild errichten. Die Hofburg wurde durch einen Gang mit dem neuen Gebäude verbunden. Dieser wurde 1844 abgetragen und 1888/90 folgte ihm das Theater selbst, anstelle dessen ein klassizistischer Bau errichtet wurde.