関ヶ原の合戦の後、江戸時代に入ると、吉田藩が設置され、3万石から8万石程度の譜代大名が治めた。吉田は城下町、湊町（吉田湊）、宿場町（吉田宿）として栄え、二川（豊橋市二川町、大岩町）も二川宿として栄えた。海道の脇街道として姫街道の八名郡嵩山（すせ）に嵩山宿が置かれた。吉田大橋（豊橋）は東海道におけるその重要性から、江戸幕府直轄の橋として管理された。 1752年には、藩主松平伊豆守信復（のぶなお）により吉田城内に藩校時習館が置かれた。

幕末になると、1867年旧7月27日、牟呂村（豊橋市牟呂町）で伊勢神宮のお札が降ったといわれる。江戸時代、最後の藩主は、大河内長沢松平家の松平伊豆守信古（のぶひさ）である。そのため、今の市役所の徽章が大河内長沢松平家の徽章になっている。