در سالهاي نخستين دوران پهلوي، شهر به مركز عمده نظامي تبديل شد. لوله كشي آب در ۱۳۰۲ خورشيدي - كه اولين لوله كشي شهري در ايران به حساب مي‌آمد - و تغيير مسير رود بيرجند دو عامل مهم در تحول شهر بود. در ۱۳۱۰ خورشيدي به نوشته روزنامه كيهان به سبب فراواني آب قنات در شهر، بر جمعيت آن هنگام كم آبي افزوده مي‌شد.به علت اهميت راهبردي شهر بيرجند در شرق ايران، در سال ۱۳۱۲خورشيدي، فرودگاه شهر بيرجند - سومين فرودگاه كشور پس از قلعه مرغي و بوشهر - مورد بهره برداري قرار گرفت.  در سالهاي پس از ۱۳۲۰ شمسي , توسعه شهر سرعت يافت و در جنگ جهاني دوم متفقين , شاهراه مشهد ـ زاهدان را ساختند كه به صورت يكي از شاهرگ‌هاي ارتباطي متفقين ـ كه با راه آهن ايران رقابت مي‌كرد ـ درآمد