С 1920 Стерлитамак становится столицей БАССР. Однако в 1922 столица переносится в Уфу. В 1930 Стерлитамак становится районным центром. В 1932 рядом с деревушкой Ишимбаево на территории Стерлитамакского района начинается промышленная добыча нефти. Стерлитамак, в связи с этим событием, стали именовать «Вторым Баку».
С открытия месторождения для Стерлитамака начинается период быстрого развития. Строится ЖД. В 1934 в Стерлитамак прибывает первый поезд. В итоге, третью пятилетку город начал, как крупный промышленно-индустриальный центр. В годы ВО войны в Стерлитамак эвакуировано несколько крупных производств, в том числе: станкостроительный завод из Одессы, завода «Красный пролетарий» из Баку, трест «Башнефтеразведка», содовые заводы из Донецка и Славянска, цементное предприятие Брянска, обувная фабрика Москвы. В 1941 началось создание треста «Стерлитамакстрой».
В 1943 начал работать завод «Авангард», относящийся к оборонной промышленности. В 1960 - построена первая АТС. В 1961 в Стерлитамаке появилась первая в Башкортостане троллейбусная линия. В 1964 завершено строительство «Каустик» - химического завода Стерлитамака. А к концу 1980-х город становится неблагоприятным, с точки зрения экологии, местом, оказавшись в списке самых загрязненных вредоносными выбросами городов страны.