Schnell wurde auch der Anbau von Zuckerrohr in großem Maßstab betrieben und 1452 die erste Wassermühle für die Verarbeitung in Betrieb genommen. Zur Deckung des Wasserbedarfs von Plantagen und Betrieben begann um diese Zeit der Bau der Levadas. Innerhalb weniger Jahrzehnte war Madeira ein bedeutender Zuckerproduzent und der Reichtum der Insel führte ab 1480 zu einer Einwanderungswelle aus Europa. Ab 1520 führten die zunehmend auslaugenden Böden zu einem erheblichen Rückgang der Zuckerrohrproduktion. Die Plantagen wurden in Weinberge umgewandelt und Madeira entwickelte sich zu einem bedeutenden Weinexporteur. 1580 schloß Portugal sich an Spanien an und die Verwaltung Madeiras wurde zentralisiert. Auch nach der Unabhängigkeit Portugals blieb die Zentralverwaltung bestehen. Die englische Unterstützung der portugiesischen Unabhängigkeit erforderte Zugeständnisse und ab 1668 war der Weinhandel der Insel in englischer Hand. In dieser Zeit war Madeira eine wichtige Station für den transatlantischen Handel mit Zucker, Silber und Gold aus Amerika und Sklaven aus den portugiesischen Kolonien Afrikas.
Die Tradition der Silberschmiede auf der Insel entstand in dieser Zeit. Während der napoleonischen Kriege 1801 - 1814 wurde Madeira durch die Engländer besetzt und weitere englische Familien blieben auf der Insel. 1852 zerstörten Mehltau und Reblaus die Weinberge und viele Menschen verließen mit dem Verlust ihrer Existenzgrundlage Madeira. Ab 1860 etablierte sich die Stickerei als neuer Wirtschaftszweig. 1947 wurde Madeira durch die erste regelmäßige Verbindung mit Wasserflugzeugen näher an den europäischen Kontinent angebunden und 1960/1964 die Flughäfen auf Porto Santo/Madeira eröffnet. Zwei Jahre nach dem Ende der Militärdiktatur in Portugal erhielt Madeira 1976 den Status einer autonomen Region.