Mit dem Ende des Ersten Weltkrieges und der Besetzung des linken Rheinufers durch Frankreich wurde Speyer 1918 erneut Garnisonsstadt der Franzosen. Schon ab Ende 1918 unterstützte die französische Besatzungsmacht unter General Gérard gezielt eine Bewegung unter Führung des promovierten Chemikers Ludwig Haaß, die sich „Freie-Pfalz“ nannte – zusammen mit mehreren anderen Separatistengruppierungen im nördlichen Rheinland. Im Frühsommer 1919 unternahm die Freie Pfalz in Speyer einen Putschversuch für eine autonome Pfalz. Dieser scheiterte kläglich, hauptsächlich am Widerstand des stellvertretenden Regierungspräsidenten Friedrich von Chlingensperg (1860–1944), der sich der mehrheitlichen Unterstützung der pfälzischen Parteien sicher sein konnte. Nach wenigen Stunden war die schlecht vorbereitete Aktion beendet.
Damit war der Gedanke an eine autonome Pfalz noch nicht gestorben und Speyer sollte weiterhin im Brennpunkt solcher Bestrebungen bleiben. Nur wenige Jahre später mehrten sich in der Pfalz Stimmen, die für eine Trennung von Bayern eintraten, darunter auch der ehemalige Ministerpräsident Johannes Hoffmann, der am 24. Oktober 1923 erfolglos versuchte, die Pfalz angesichts der bürgerkriegsähnlichen Zustände in München vom Mutterland abzutrennen und im Rahmen des Reichs einen selbstständigen Staat zu bilden.
Zugleich verschafften sich wieder radikalere separatistische Gruppierungen lauter Gehör, wiederum mit dem Wohlwollen der Franzosen, die nach wie vor das linke Rheinufer besetzten. Aus einem Umsturz in Aachen am 21. Oktober 1923 ging die unabhängige Rheinische Republik unter Hans Adam Dorten hervor. Ab Anfang November 1923 besetzten Separatisten sukzessive die Städte der Pfalz und hissten auch dort grün-weiß-rote Fahnen. Am 10. November stürmten die Aufständischen das Regierungsgebäude in Speyer.
Der Anführer der Separatisten war Franz Josef Heinz (1884 bis 1924) aus Orbis bei Kirchheimbolanden, Vorsitzender der Freien Bauernschaft und Mitglied des Speyerer Kreistages (DVP). Er proklamierte die Autonome Republik der Pfalz. Während sich die neue Regierung einrichtete, organisierte sich in Bayern bereits der Widerstand. Der für die gewaltsame Separatistenabwehr zuständige Walter Antz aus Zweibrücken bereitete mit einem geheimen pfälzischen Kampfverband unter der Führung des Rechtsanwaltes Edgar Julius Jung (1894–1934) einen Anschlag auf Franz Josef Heinz vor. Dieser gelang erst im zweiten Anlauf: Am Abend des 9. Januar 1924 stürmten rund 20 Männer, die über den gefrorenen Rhein gekommen waren, den Speisesaal des „Wittelsbacher Hofes“ in Speyer. Sie erschossen Heinz, einen Mitarbeiter und einen unbeteiligten Gast. Ein Denkmal für zwei der Attentäter, die bei einem anschließenden Schusswechsel nach dem Attentat ums Leben gekommen waren, steht heute noch auf dem Speyerer Friedhof.
Noch unter französischer Besatzung feiert die Stadt 1929 die 400-Jahrfeier der Protestation, aber bei der 900. Wiederkehr der Domgründung im folgenden Jahr war Speyer wieder unter bayerischer Oberhoheit. Zwischen den Kriegen entstanden die ersten größerflächigen Stadterweiterungen, z. B. die Siedlung der Baugenossenschaft westlich der Bahnlinie und die Vorstadtsiedlung „Speyer Nord“. Außerdem entstand die erste feste Brücke über den Rhein, über die die Bahnlinie nach Heidelberg führte, und südlich davon entstand ein weiterer Rheinhafen (Neuer Hafen).
Machtergreifung und Gleichschaltung durch die Nationalsozialisten gab es 1933 auch in der Domstadt. Speyer gehörte zunächst zum Gau Rheinland, der 1935 mit dem Saarland zum Gau Saar-Pfalz zusammengelegt wurde. Der Verwaltungssitz des Gaues kam nach Neustadt. Auch die Speyerer Synagoge in der Heydenreichstraße wurde in den Novemberpogromen 1938 am 9. November 1938 niedergebrannt und kurz danach völlig abgerissen. Mit dem nun beginnenden „Tausendjährigen Reich“ werden wieder einmal mehr die Juden aus Speyer vertrieben und zum großen Teil umgebracht.
Speyer entging den großflächigen Bombardierungen während des Zweiten Weltkrieges; die wenigen Bomben zerstörten u. a. den Bahnhof. 1945 wurde Speyer von der amerikanischen Armee eingenommen, wobei die abziehende deutsche Armee noch die Rheinbrücke sprengte. Bis zur Gründung der Bundesrepublik 1949 lag Speyer in der Französischen Besatzungszone und wurde ein weiteres mal französische Garnisonsstadt. General Charles de Gaulle nahm vor dem Dom eine Truppenparade ab. Von der französischen Besatzungsmacht wurde zur Heranziehung eines demokratischen Verwaltungsnachwuchses nach dem Vorbild der gerade gegründeten ENA eine Hochschule für Verwaltungswissenschaften gegründet.
Im wirtschaftlichen Aufschwung der 50er, 60er und 70er Jahre vergrößerte sich Speyer erheblich: Im Westen der Stadt entstanden große Neubaugebiete, auch Speyer-Nord wurde erweitert. Unter Einbeziehung des ehemaligen Synagogengrundstückes entstand in der Maximilianstraße Speyers erstes und bis heute einziges Vollsortiments-Kaufhaus (Kaufhof). Größere Einzelbauprojekte waren das großzügige Freischwimmbad, ein Neubau am Stadtrand für die Hochschule für Verwaltungswissenschaften (Architekt: Sep Ruf), die Landesversicherungsanstalt, zwei Raffinerien, das Diakonissenkrankenhaus, das Hans-Purrmann- und das Friedrich-Magnus-Schwerd-Gymnasium, das Heizkraftwerk, das Speyer-Kolleg, ein Hallenschwimmbad.
Es entstanden große Gewerbegebiete zwischen Bahnlinie und Friedhof, an der Auestraße und am Neuen Hafen. Die verkehrsreichen Bundesstraßen 9 und 39 wurden über Umgehungsstraßen an der Stadt vorbei geführt und mit der Autobahn A 61 erhielt Speyer eine zweite Rheinbrücke und direkten Anschluss an das Autobahnnetz. Der starke Verkehr dieser Straßen führt aber inzwischen zu großen Belästigungen durch Straßenlärm. Die Altstadt wurde weitgehend saniert (z. B. Fischmarkt, Holzmarkt). Nach langen Debatten wurde die Maximilianstraße mit einigen Seitengassen zur Fußgängerzone umgestaltet. Im Nordosten der Stadt entstanden über die Jahre durch Auskiesungen eine Vielzahl von Badeseen, darunter ein großes Naherholungsgebiet (Binsfeld).
In der Verwaltungsreform 1972 erfolgten nach Speyer als einzige Stadt in Rheinland-Pfalz keine Eingemeindungen. Aufgrund des starken Flächenverbrauches ist die Entwicklung in der Fläche weitgehend an ihre Grenzen gestoßen. Dies hat zur Folge, dass Bauland in der Stadt sehr knapp ist und innerstädtischen Brachflächen hohe Bedeutung für die weitere Speyerer Entwicklung zukommt. Ein großes umgenutztes Areal war z. B. das Gelände der letzten Speyerer Brauerei (Storchenbrauerei) und der benachbarten Sektkellerei, auf dem ein Wohngebiet entstand.
Ab Ende der 70er Jahre entstand der letzte große und eigenständige Stadtteil im Süden der Stadt (Vogelsang). Für die 2000-Jahr Feier 1990 wurden die Maximilianstraße, der Postplatz, die Gilgenstraße, der Dombereich und einige Teile der Altstadt mit großem Aufwand völlig neu gestaltet. Nach dem Fall der Berliner Mauer zogen zwei große französische Militäreinheiten, die 45 Jahre lang das Stadtbild mitgeprägt hatten, aus Speyer ab. Die leerstehende Kaserne "Normand" in Speyer-Süd stellt wertvolles innerstädtisches Baupotenzial dar, dessen Umnutzung noch im Gange ist, wobei die alten Gebäude teilweise weiterverwendet werden.
Die französischen Wohnquartiere an der Landauer Straße wurden saniert. Auf einem anderen Kasernengelände im Süden der Stadt entstand das Technik Museum Speyer. Im Westen der Stadt entstanden Neubauten für die Landesbibliothek und die Verwaltungshochschule wurde erweitert. Speyer gehört heute zu den bedeutenden Touristenzentren Deutschlands.
