Norrtälje fick stadsprivilegier av Gustav II Adolf 1622, men redan tidigare hade hamnen varit en utgångspunkt för överfart till Finland och bytesplats för skärgårdsbor och bönder. År 1623 anlades ett vapenfaktori där tyska hantverkare anställdes. Före 1800-talet var fisket en betydande näringskälla för borgerskapet. Norrtälje förlorade med seglationsordningen 1636 rätten till utrikesseglation, vilket sannolikt hämmade stadens långsiktiga utveckling. I augusti 1719 brändes staden av ryssarna. Norrtälje hade på 1770-talet endast ca 700 invånare.

Vapenfaktoriet var stadens ojämförligt största arbetsplats under 1800-talets första årtionden. Efter fabrikens avveckling i början av 1840-talet stagnerade orten. Ett nytt tillväxtskede inleddes under 1800-talets senare del, då en modern industristad växte fram. Men främst är det funktionen som handels- och servicecentrum för Roslagen som har präglat Norrtälje och som utgjort basen för stadens utveckling.

Norrtälje, som växt fram på bägge sidor av Norrtäljeåns mynning, präglades tidigt av fiskerinäringen och vapenfaktoriet, anlagt 1623. Stadskärnan karaktäriseras av ett stadsplanemönster av närmast medeltida typ, med oregelbundna gator och kvarter. All bebyggelse i stadskärnan är dock uppförd efter 1719. Än i dag finns mycket kvar av den småskaliga trästaden. Vid stora torget ligger rådhuset (byggt 1729) och vid lilla torget de Wallinska gårdarna.

År 1844 grundades en badanstalt, och Norrtälje fick med den ett societetshus (revs på 1940-talet) med tillhörande park. Under slutet av 1800-talet byggdes eleganta sommarvillor och ett förnämt hotell sammanbyggt med ett nytt rådhus. Staden fick därigenom en prägel av sommarstad.