1820 wurden auf Anordnung des dänischen Königs, als Landesherr der Herzogtümer Schleswig und Holstein, die Stadt Segeberg und der Flecken Gieschenhagen zur Stadt Segeberg.
Mit Johann Phillip Esmarch erhielt die neue Stadt auch einen neuen Bürgermeister. Esmarch sorgte für einen Aufschwung in der Stadt und ließ neben einem neuen Rathaus auch ein neues Schulgebäude bauen. Auf Esmarchs Anregung hin wurden 1826 eine Zeitung und ein Jahr später eine Bank in Segeberg gegründet. Zur Grundsteinlegung für das neue Lehrerseminar für ganz Holstein, für dessen Ansiedlung sich Esmarch eingesetzt hatte, reiste sogar das dänische Königspaar an. Nur wenige Jahre später fiel Esmarch jedoch in Ungnade, da er sich in der schleswig-holsteinischen Erhebung in den Jahren 1848 bis 1850 gegen den dänischen König stellte.1853 wurde er seines Amtes enthoben.
Nach einem kurzen Zwischenspiel unter österreichischer Militärverwaltung 1865/1866 wurde Schleswig-Holstein am 1.1.1867 preußische Provinz und Segeberg Kreisstadt. Unter preußischer Verwaltung versuchte man, Steinsalz am Kalkberg abzubauen, was nicht gelang. Es brachte aber die Eisenbahn nach Segeberg. Der Privatmann Heinrich Wickel gründete ein Solbad und erbaute ein Kurhaus mit Badehaus.
1820 ordnet der dänische König die Zusammenlegung von Segeberg und Gieschenhagen zur Stadt Segeberg an. Neuer Bürgermeister wird der Jurist Johann Phillip Esmarch.
1826 erscheint die erste Zeitung in Segeberg.
1827 wird mit dem „Segeberger Spar- und Leih-Casse-Verein“ die erste Bank in Segeberg gegründet.
1828 erfolgt die Einweihung des Rathausneubaus. Das Gebäude ist noch heute Teil des Rathauses.
1839 wird das holsteinische Lehrerseminar in Segeberg gegründet. Zur Grundsteinlegung reiste das dänische Königspaar an. Das Gebäude am Markt nutzt heute die Dahlmannschule.
1848 nehmen an der schleswig-holsteinischen Erhebung neben Seminaristen auch viele Segeberger teil.
1853 wird Bürgermeister Esmarch seines Amtes enthoben, weil er sich während der schleswig-holsteinischen Erhebung gegen den dänischen König gestellt hat.
1856 erhält die Stadt eine Gasanstalt, unter anderem für die Straßenbeleuchtung.
1867 wird mit dem Vorschussverein, eine weitere Bank in Segeberg gegründet.
1867 wird Schleswig-Holstein preußische Provinz und Segeberg Kreisstadt des neu gebildeten Landkreises Segeberg.
1869 wird am Kalkberg in 149 Meter Tiefe ein großes Steinsalzlager gefunden.
1875 erfolgt mit der Eröffnung der Eisenbahnlinie Neumünster - Oldesloe der Anschluss Segebergs an das Eisenbahnnetz.
1875 weiht der Krankenhaus-Verein sein Krankenhaus ein.
1884 nutzt Heinrich Wickel die vorhandene Sole, die sich in zwei Schächten gebildet hat, die 1880 zur Steinsalzförderung niedergebracht worden sind. Statt des angestrebten aber aufgegebenen Salzabbaus gründet Wickel ein Solbad.
1885 eröffnet Wickel das für sein Solbad extra errichtete Kurhaus feierlich.