W początku XVII w. nastąpiło zahamowanie rozwoju miasta związane z upadkiem rzemiosła i dużym pożarem, jaki wybuchł w 1616 r. W czasie wojen kozackich i szwedzkich dalszemu zniszczeniu uległa zabudowa miejska, zamek, ratusz, kościoły i mury obronne, które dodatkowo ucierpiały w czasie najazdu wojsk Chmielnickiego w 1648 r. Z panoramy miasta zniknął kompleks zamkowy, dominujący nad okolicą.

Na wzgórzu zamkowym w XVII w. pojawił się nowy element architektoniczny w postaci murowanego klasztoru Bazylianów (sprowadzonych do Chełma w 1639 r.), zabudowań gospodarczych i bramy wiodącej na dziedziniec klasztorny, zwaną Uściługską.
Z inicjatywy zakonu pijarów, przybyłych do Chełma w 1667 r. przy kościele Rozesłania Świętych Apostołów powstało murowane kolegium i gmach klasztorny.

Wojna północna w latach 1701-1721 przyczyniła się do ponownego wyniszczenia miasta, zmuszonego do płacenia ogromnych kontrybucji dla obcych wojsk, przeciągających przez miasto, lub utrzymywania wojsk polskich, stacjonujących w Pokrówce.
Tuż po ustabilizowaniu się sytuacji politycznej, władze diecezjalne kościoła unickiego podjęły decyzję o wybudowaniu nowej, murowanej cerkwi Św. Mikołaja, w miejsce drewnianej, przyznanej unitom oficjalnie w 1636 r.

Wiek XVIII, a szczególnie jego połowa, przyniósł duże zmiany w zabudowie i wyglądzie miasta. Wtedy powstały okazałe fundacje kościelne, które jako dominanty architektoniczne wpłynęły na wykształcenie się charakterystycznej sylwety Chełma, z niewielkimi zmianami istniejącej do dziś. Zbudowano wówczas pięć murowanych świątyń, z których trzy zaprojektował architekt Paweł Fontana. Na szczycie Góry Zamkowej w 1735 r. rozpoczęto prace, według projektu tegoż architekta, przy murowanej katedrze unickiej wystawionej w miejsce kilkakrotnie przebudowywanej cerkwi trzynastowiecznej. Katedra, ustawiona w otoczeniu zabudowań klasztoru Bazylianów, pałacu biskupiego i Bramy Uściługskiej, wznoszona była przez dwadzieścia jeden lat, z powodu małych środków finansowych, pochodzących głównie z darowizn.

Budowę, zainicjowaną przez biskupa Felicjana Wołodkiewicza, w ostatnich sześciu latach prowadził bp Maksymilian Ryłło. Latynizacja cerkwi unickiej, szczególnie gorliwie propagowana przez zakony bazyliańskie, znalazła odzwierciedlenie w planie katedry opartym na krzyżu łacińskim, rozwiązaniu przestrzeni wewnętrznej i opracowaniu bryły zewnętrznej, mającej analogie w rzymskich i wileńskich kościołach dwuwieżowych.

Nieomal w tym samym czasie (lata 1743-1750) powstało nowe założenie architektoniczne, należące do sprowadzonego do Chełma w 1738 r. zakonu reformatów. W 1740 r. za Bramą Lubelską stanął nowy, murowany kościół Św. Ducha i murowane budynki szpitalne.

W 1751 r. bazylianie zlecili wykonanie srebrnego antepedium, czcząc tym samym setną rocznicę zwycięstwa wojsk Rzeczpospolitej nad Tatarami pod Beresteczkiem. Antepedium jest to zasłona przedniej ściany stołu ołtarzowego, często misternie zdobiona i wykonana w tkaniny, metalu, czy skóry. Wykonawcą tego dzieła sztuki był gdański mistrz jubilerski W. Jode.

Antepedium w chełmskiej bazylice wykute jest w srebrnej blasze o wymiarach 213 x 93 cm. Scena przedstawia ostatni fragment bitwy pod Beresteczkiem, gdzie to na pierwszym planie król Jan Kazimierz w modlitwie dziękczynnej klęczy przed obrazem Matki Boskiej Chełmskiej. Do ołtarza podjeżdża na koniu rycerz ze zdobytą chorągwią tatarską, którą rzuca do stóp Chełmskiej Madonny i króla. Za nim prowadzeni są jeńcy, a na drugim planie widać jeszcze pościg polskiej jazdy za rozbitymi oddziałami tatarsko-kozackimi.
Losy tego arcydzieła mają w sobie wiele dramaturgii. Pomimo iż zostało ukryte i zakopane, w czasie zaborów Rosjanie odnaleźli je i wywieźli do muzeum oręża w Sankt Petersburgu. Do ojczyzny antepedium powróciło w 1923 r. dzięki traktatowi pokojowemu i wstawiennictwu rządu polskiego. Uroczystego przekazania parafii na Górze Katedralnej dokonał sam prezydent Rzeczpospolitej Stanisław Wojciechowski. Na czas drugiej wojny światowej w obawie przed ponownym rabunkiem antepedium zdjęto z ołtarza i znów ukryto, aby na właściwe miejsce powrócić w 1945 r.

W 1753 r. rozpoczęto budowę najpiękniejszego z chełmskich kościołów, zaprojektowanych przez Pawła Fontanę. Był to barokowy kościół Rozesłania Świętych Apostołów, wystawiony w miejscu poprzednich o tym samym wezwaniu. Zamożność fundatorów: Andrzeja i Marianny Wolskich oraz starosty chełmskiego Wacława Rzewuskiego, sprawiła, że w pięć lat po poświęceniu kamienia węgielnego mury świątyni zostały już wykończone. Prace przy bogatym wyposażeniu wnętrza we freski i wyroby snycerskie najwyższej klasy trwały do 1763 roku. Kościół wraz z klasztorem, kolegium pijarskim i budynkami gospodarczymi tworzył najbardziej okazały i rozbudowany zespół w obrębie istniejących jeszcze murów obronnych.

Pałac starościński, ze względu na jego okazałość i ustawienie na wysokim podmurowaniu, zwano również zamkiem. Pod zamkiem mieściła się kancelaria grodzka, a z drugiej strony wzgórza, w oddalonym bezpiecznie murowanym budynku znajdowało lokum archiwum miejskie.

Gdy do tej panoramy miasta dodamy, niewidoczny na miedziorycie, staw, okalający miasto od zachodu i północnego zachodu, z groblą wiodącą do Bramy Lubelskiej, ogrody, dworki i chaty na przedmieściach, cerkwie Wniebowzięcia NMP i Św. Praksedy na przedmieściu Brzeskim i folwark starościński na północ od Góry Zamkowej, będziemy mieli wyobrażenie o układzie przestrzennym i wyglądzie ówczesnego Chełma. Aby obraz miasta był pełny, należy jeszcze wspomnieć o istniejącej w drugiej połowie XVIII w. swoistej dzielnicy przemysłowej, jaka wytworzyła się przy drodze do Lublina, gdzie pracowało 5 młynów, 8 browarów, słodownie, woskobojnie, folusze i cegielnie. Właścicielami tych obiektów byli bazylianie, pijarzy, starosta i mieszczanie.

W okresie Oświecenia ożywienie gospodarcze było zjawiskiem powszechnym tylko w większych ośrodkach miejskich, stąd stan mniejszych miast i miasteczek nie ulegał wyraźnej zmianie, czego najlepszym przykładem był Chełm.

Wielki pożar, jaki wybuchł w 1788 r., zniszczył większą część budynków miejskich wraz z ratuszem i umocnieniami obronnymi. Spłonęło wtedy około 120 domów i wszystkie kramy. Zmusiło to władze państwowe, sprawujące nadzór nad miastami królewskimi, do wydania zakazu wznoszenia budynków drewnianych w obrębie centrum miasta. By nakaz ten był łatwiejszy do wykonania, pozwolono używać budulca ze sfatygowanych już murów miejskich, które ponadto nie spełniały funkcji obronnych ze względu na rozwój techniki wojennej.

Po pożarze przyjechał do Chełma z polecenia władz sekretarz Departamentu Policji Wincenty Kozłowski, którego zadanie polegało na ustaleniu szkód i pomocy dla poszkodowanych i całego Chełma. Postępowanie Kozłowskiego wpłynęło na radykalną zmianę stosunków wśród chełmskiego mieszczaństwa. W obliczu trudności ekonomicznych, zwiększenia ciężarów miasta przez sekretarza Kozłowskiego i starosty, umilkły wewnętrzne waśnie. Wspólne niebezpieczeństwo utraty praw jednoczyło mieszczan chełmskich bez względu na stan posiadania. W 1788 r. władze miasta widząc rosnące niezadowolenie wysłało do Warszawy swoich przedstawicieli w celu uwolnienia od nakładanych ciężarów.