En 2001, la création de la communauté urbaine et le déménagement de certains services dont la voirie ont pour conséquence une arrivée importante de dossiers. Le service des archives communautaires est crée en 2004 ; Pauline Guilbaud est recrutée, puis remplacée en 2008 par Aurélie Cailleau, rejointe par une assistante et une autre archiviste. Parallèlement, le service des Archives municipales s’étoffe et compte seize agents en 2008.
La mise à disposition d’un premier local annexe (450 ml) en 2008, puis en 2011 d’un second équipé de 3 200 ml a permis de reprendre la collecte et d’accueillir les versements en attente dans les services (urbanisme, affaires domaniales, élections…).
En 2002, l’exposition « Vert nantais. Histoire du mobilier urbain à Nantes du XVIe au XXIe siècle » est présentée dans la chapelle de l’Oratoire, à l’occasion du renouvellement du mobilier urbain de la ville.
Les Archives en ligne Nouvelle fenêtre, premières bases de documents numérisés (état civil, listes électorales, recensements de population, plans et affiches), sont ouvertes en mars 2007. En 2009, c’est la base de données Nouvelle fenêtre qui est publiée.
Le service éducatif voit son nombre de classes accueillies croître suite à la création en 2006 des nouveaux ateliers « Nantes Autrefois-Aujourd’hui : le quartier de mon école ».
En 2007, la mission Histoire et mémoires des quartiers débute l’accompagnement de deux groupes d’habitants des quartiers Nantes Sud et Dervallières, à travers des collectes de témoignages et des publications. Le premier bulletin Nantes Sud Nouvelle fenêtre est publié en 2008, ainsi que le premier tome de la collection « Quartiers à vos mémoires » consacré aux Dervallières Nouvelle fenêtre en 2009.
En 2012, la refonte du site internet, coïncide avec le lancement de la rubrique « Recto-Verso de Nantes à Rennes » en collaboration avec les Archives municipales de Rennes.
En 2013, dans le cadre du plan d’actions Management de l’information, les Archives municipales et les Archives communautaires participent à la rédaction de la Charte documentaire et animent des ateliers de gestion documentaire à destination des agents de la ville et de la communauté urbaine : le projet d’archivage électronique est lancé.
Dans le cadre du centenaire de la Première Guerre mondiale, les Archives ont présentée, en avril 2014, l’exposition « A l’école de la guerre », en partenariat avec le Château des ducs de Bretagne. L’établissement a aussi participé à la Grande Collecte 1914-1918 initiée au niveau national.