La línia del ferrocarril de Barcelona a Mataró i el sector fabril paral·lel a la mar aïlla el sector residencial de la platja de Marbella, utilitzada com a abocador fins els anys noranta, que hom la recuperà com a espai de lleure; l’activitat pesquera ha estat pràcticament abandonada. Antic sector de maresmes, s’hi practicà el conreu, i durant el segle XVIII s’hi instal·laren les primeres fàbriques tèxtils i cases per als obrers; activitat que s’intensificà tot al llarg del segle XIX, i que donà lloc a alguns dels conjunts industrials més importants de Catalunya de l'època, entre els quals Can Jaumandreu, Can Ricart o Can Saladrigas. De predomini indiscutiblement tèxtil, des mitjan segle XIX s’hi produí tanmateix una certa diversificació industrial i l’expansió de l’hàbitat, sobretot a partir de la inauguració de l’estació del ferrocarril de Barcelona a Mataró (1845) i del tramvia que el comunicà amb Barcelona (1884), que augmentaren també l’activitat comercial del barri. Així, la urbanització d’aquest sector, comprès dins el projecte d’eixample de Cerdà, topà amb aquelles construccions. El 1867 fou encarregat a l’arquitecte Antoni Rovira i Trias l’alçat d’un pla del Poblenou. A la segona meitat del segle XIX s’hi desenvolupà un moviment autonomista que intentà la segregació del barri al·legant la diversitat d’interessos entre la població camperola de Sant Martí i la població industrial del Poblenou. El 1868 l’església de Santa Maria del Taulat s’erigí en parròquia, malgrat l’oposició del municipi. L’any 1878 s’iniciaren les obres de la nova parròquia, incendiada parcialment el 1909. Al començament del segle XIX el municipi de Barcelona hi construí el cementiri Vell (o de l’Est). Hom distingeix dins el barri el sector més antic del Taulat (anomenat a mitjan segle XIX Icària i antigament el Canyet), costaner, amb moltes cases de planta baixa i pis i amb el mercat de la Unió, el del sector de la Plata, industrial, amb els típics carrers, com el de Wad Ras i Ramon Turró, i el sector del Sagrat Cor (o de Can Pol), extrem i degradat. S’hi conserven alguns dels nombrosos centres culturals creats abans del 1936, com el Casino de l’Aliança, a la rambla del Poblenou, i algunes cooperatives com L’Artesana o Pau i Justícia. Després de la Guerra Civil Espanyola, la fàbrica de filats i teixits coneguda com El Cànem fou retornada al seu propietari, Carles Godó Vall, el qual en cedí una part a les autoritats franquistes com a centre penitenciari dependent de la presó Model. Durant els tres anys que estigué en funcionament (1939-42) arribà a concentrar prop d’un miler de persones en un espai extremament reduït.
El 1984, la nova divisió administrativa de Barcelona assignà al districte de Sant Martí l’antic terme municipal del Poblenou, el qual, al seu torn, al llarg dels anys següents fou subdividit en cinc barris: el Poblenou, amb el nucli urbà històric de l’antic municipi; la Vila Olímpica del Poblenou; el Parc i la Llacuna del Poblenou; Diagonal Mar i Front Marítim del Poblenou, i el Besòs i el Maresme. Amb motiu de la celebració dels Jocs Olímpics a Barcelona el 1992, al sector del barri delimitat per l’avinguda del Bogatell, el parc de la Ciutadella, el barri de la Barceloneta i la línia de la costa, que ocupa una superfície d’unes 130 ha, hom hi construí un modern barri marítim de nova planta, una part del qual, unes 54 ha, fou ocupada per la Vila Olímpica de Barcelona. Posteriorment, a partir de l’any 2000, hom ha impulsat la realització gradual del 22@, un vast projecte de reconversió de l’antiga zona industrial semiabandonada en un nou eix de la ciutat en les àrees de la ciència i la tecnologia, i també de turisme a la façana litoral. L’any 2004 hom hi celebrà el Fòrum Universal de les Cultures, que donà un impuls addicional al projecte. Entre les realitzacions més destacades a la zona hom pot esmentar la remodelació en curs de la plaça de les Glòries, al límit occidental del sector, amb la torre Agbar com a edifici destacat; el campus de la Universitat Pompeu Fabra (Ca l’Aranyó); els museus de la Fundació Vila Casas; la zona comercial i hotelera de