La città è restituita alla Chiesa, a cui apparterrà per tre secoli. Già nel 1509, con la costituzione Sipontina, il governo della città era stato conferito al patriziato ed era stato creato un Consiglio formato da cento nobili e trenta "artisti". Rappresentante locale del papa è il governatore. Ha inizio un lungo periodo di stasi economica, di passività e di indolenza. Del progressivo declino di Rimini è indizio una storia povera di fatti, e quei pochi perlopiù disgraziati: invasioni, saccheggi, carestie, pestilenze, inondazioni, terremoti. Nel 1529 a una fiera carestia segue una terribile pestilenza che fa quasi 3800 vittime. Nel 1531 passano per Rimini le truppe di Carlo V; nel 1557 quelle francesi, che saccheggiano brutalmente il territorio.
Nel 1672 la città è colpita dal più grave terremoto di cui si ha memoria, che causa, oltre ad immensi danni, 460 vittime. Per tutto il corso del XVIII secolo si susseguono ininterrotti passaggi di eserciti stranieri - Austriaci, Spagnoli, Sardi, Napoletani - con occupazioni militari, saccheggi, ruberie e violenze d'ogni genere. Un altro disastroso terremoto - quello della notte di Natale del 1786 - chiude questo travagliato periodo.
Grazie a due vescovi c¢lti e sensibili - il Davia e il Valenti Gonzaga - e per merito precipuo di un intellettuale di statura europea - il medico, scienziato ed erudito Giovanni Bianchi (Jano Planco) - il Settecento è tuttavia un secolo di grande vivacità culturale e di indubbio progresso degli studi scientifici e storici.
Il 4 febbraio 1797, battute le truppe pontificie a Faenza, l'esercito francese giunge a Rimini, festeggiato dai "giacobini" locali; il 6 vi pernotta Napoleone. La città è aggregata alla Repubblica Cispadana e poi alla Cisalpina, e diviene capoluogo del Dipartimento del Rubicone. Nel marzo del 1815, dopo la sconfitta di Lipsia e l'abdicazione di Napoleone, Gioacchino Murat fa tappa a Rimini e di qui lancia i due celebri appelli "per l'indipendenza d'Italia".
Il 19 luglio la Romagna è restituita alla Chiesa. Il clima opprimente della Restaurazione e il ristagno dell'economia fanno esplodere frequenti tumulti alimentano una fitta rete di sette, a cominciare dalla Carboneria. Ai moti del 1831 aderisce anche Rimini, alla cui periferia, il 25 maggio, si combatte la cosiddetta "battaglia delle Celle", ben nota per il vibrante scritto di Mazzini Une nuit de Rimini. Esclusivamente riminese è la sollevazione del settembre 1845, che ispirerà il noto saggio di D'Azeglio Degli ultimi casi di Romagna. Il 30 luglio 1843, con l'inaugurazione del primo Stabilimento Bagni, fondato dai conti Alessandro e Ruggero Baldini e dal medico Claudio Tintori, nascono ufficialmente l'industria e la civiltà balneari. Nel 1857 si apre il nuovo, monumentale teatro progettato da Luigi Poletti. Ad inaugurarlo è la "prima" dell'Aroldo di Giuseppe Verdi.
Il 22 giugno 1859 Rimini, con tutta la Romagna, si stacca dallo Stato Pontificio; il plebiscito del marzo 1860 ratifica l'annessione al Regno di Sardegna con un diluvio di "sì".