Бурный рост города происходил в 1980-х годах в связи с развитием космической программы «Энергия-Буран», обусловившим большой приток специалистов со всего СССР. Широкое применение получили панельные пятиэтажные дома новой серии (белого цвета); сначала они, в порядке уплотнения имеющейся застройки, возводились в микрорайоне «Даманский» по улицам Мира и Янгеля, а затем, к середине 1980-х годов, начато строительство новых больших микрорайонов в юго-западной части города — Пятого, Шестого, Седьмого. Помимо 5-этажных, в этих районах в значительном числе строились и 9-этажные дома (преимущественно панельные).

Во второй половине 1980-х годов построен артезианский водозабор «Дальний» (примерно в 100 км к югу от Ленинска) в связи с резко возросшими потребностями космодрома в воде из-за разворачивания программы «Энергия-Буран» (до этого момента в Ленинске был только речной водозабор на реке Сырдарье, и вода в городе была солёная и неприятная на вкус). Был построен также водозабор «Ближний» (15 км южнее Ленинска) и водовод большого диаметра от «Дальнего» через «Ближний» до Ленинска. (Водозабор «Дальний» был заброшен в начале 1990-х, а «Ближний» до сих пор работает и снабжает город чистой качественной питьевой водой).
К 1990 году жилищное строительство в Ленинске в основном закончилось; жилой фонд составил 360 многоэтажных домов общей площадью более 1 млн кв. м, численность населения города (включая жителей городков, расположенных на площадках космодрома) достигла 140 тысяч жителей.

В 1994 году был подписан Договор между РФ и Казахстаном, согласно которому Россия будет эксплуатировать космодром в обмен на ежегодно уплачиваемую Казахстану арендную плату. Срок аренды был установлен в размере 20 лет (в 2004 году этот срок продлён до 2050 года). Вскоре в Ленинске были созданы новые коммунальные службы, жизнь стала постепенно налаживаться. В декабре 1995 года Указом Президента Республики Казахстан город Ленинск переименован в город Байконур.

Во второй половине 1990-х годов количество космических запусков с Байконура значительно увеличилось, прекратился отток специалистов с космодрома. Город стал постепенно восстанавливаться, а потом и развиваться. Отремонтированы (и бесперебойно функционируют) городские коммуникации, дороги, целый ряд жилых домов; разбит ряд новых скверов, сооружено несколько новых памятников в честь видных деятелей советской и российской космонавтики.