Während der Rum-Rebellion im Jahr 1808 wurde der autoritär herrschende Gouverneur William Bligh, der ehemalige Kapitän der Bounty, entmachtet. Erst Gouverneur Lachlan Macquarie schuf zwischen 1810 und 1821 die Voraussetzungen, dass sich aus der Strafkolonie eine bedeutende Stadt entwickeln konnte. Er ließ Straßen, Brücken, Hafenanlagen und öffentliche Gebäude errichten.
Macquarie hat in besonderer Weise die Erkundung des australischen Kontinents vorangetrieben. Nach zahlreichen gescheiterten Versuchen in den ersten 25 Jahren der Kolonie gelang es den von ihm entsandten Entdeckern Gregory Blaxland, William Wentworth und William Lawson im Jahre 1813 einen Weg durch die Blue Mountains zu finden. Diese hatten als Teil der Great Dividing Range Sydney bis dahin von den Gebieten im Westen abgeschnitten. In der Folgezeit konnte das Landesinnere besiedelt werden.
In den 1830er und 1840er Jahren entstanden die ersten Vororte, als immer mehr Einwanderer aus Großbritannien und Irland in Sydney ankamen. Nach dem ersten Goldrausch im Jahre 1851 wurde Sydney endgültig zum kulturellen, wirtschaftlichen und industriellen Mittelpunkt Australiens. Im letzten Viertel des 19. Jahrhunderts begann die Besiedelung des Umlandes.