W szaro-czerwonym świecie PRL

Włocławek został zajęty przez oddziały Armii Czerwonej 20 stycznia 1945 r. Bezpośrednio po tym fakcie, w mieście rozpoczęło się tworzenie nowych struktur władzy i organów administracji państwowej. Włocławek znalazł się ponownie w granicach województwa pomorskiego, od 1950 r. — bydgoskiego.

W wyniku działań wojennych gospodarka była całkowicie zrujnowana, a liczba ludności miasta spadła blisko o połowę. W nowych warunkach ustrojowych większość zakładów pracy została upaństwowiona. Nie wpłynęło to jednak pozytywnie na kondycję gospodarki, gdyż jej rozwój charakteryzował się słabą dynamiką.

Druga połowa lat 60. oraz lata 70. XX w. stanowiły ważny okres w rozwoju gospodarczym miasta. Wiązało się to z budową stopnia wodnego na Wiśle i Zakładów Azotowych Włocławek oraz modernizacją istniejących fabryk. W tym czasie powstał również nowoczesny budynek biblioteki przy ulicy Warszawskiej, a także nowy dworzec kolejowy i autobusowy. Z pojawieniem się nowych zakładów przemysłowych wznoszono również osiedla mieszkaniowe — Zazamcze, Kazimierza Wielkiego i Południe.

Reforma administracyjna kraju z 1975 r. podniosła Włocławek do rangi miasta wojewódzkiego i rozszerzyła funkcje administracyjne na obszar dwóch regionów: Kujaw wschodnich i ziemi dobrzyńskiej. Powołane zostały do życia instytucje wojewódzkie, które wykształciły się z placówek powiatowych i miejskich, bądź tworzone były od podstaw. Do lat 80. XX w. liczba ludności Włocławka wzrosła do 130 000.

Pomimo wielu inwestycji i nakładów finansowych system gospodarki komunistycznej oparty na błędnych założeniach stawał się coraz bardziej niewydolny. Od poł. lat 70. XX w. narastał w Polsce kryzys ekonomiczny i związane z nim protesty ludności. W wyniku represyjnej działalności władz społeczeństwo odpowiedziało tworzeniem opozycji antykomunistycznej, w której główną rolę odgrywał Niezależny Samorządny Związek Zawodowy Solidarność.

W latach 80. ubiegłego wieku Włocławek był widownią licznych demonstracji i strajków, organizowanych w odpowiedzi na poczynania władz państwowych. Szczególnie ciężki okres dla miasta i jego mieszkańców przypadał na lata stanu wojennego 1981–1983.

Z Włocławkiem związana jest również historia tragicznej śmierci ks. Jerzego Popiełuszki, kapelana Solidarności, zamordowanego w 1984 r. przez funkcjonariuszy Służby Bezpieczeństwa.

Czasy Polski Ludowej zakończyły w mieście wybory do parlamentu, przeprowadzone w dniu 4 czerwca 1989 r.