העיר נוסדה ב-1990 על ידי מספר יזמי נדל"ן חרדיים בעלי קרקעות בפאתי היישוב מתתיהו באמצעות "חברת קריית ספר בע"מ". התשתיות, הכבישים ומבני הציבור נבנו על קרקעות פרטיות. באוקטובר 1993 הקים משרד השיכון מנהלת הקמה ליישוב, והיא הוכרזה כמועצה מקומית בשנת 1996, והפכה לעיר במרץ 2008. מודיעין עילית הייתה המועצה המקומית הגדולה בארץ עד הכרזתה כעיר. הקמתה התאפיינה בנתוני פתיחה מאתגרים במיוחד: עיר שנבנתה על קרקעות פרטיות ללא ליווי ממשלתי, ללא תוכניות אב, וללא סיוע של מינהל מקרקעי ישראל. בנוסף, קופת פיתוח העיר נמצאה מרוששת מחוסר הכנסות בסיסי, בשל חוסר בהיטל השבחה וחלף היטל השבחה, וכן מצב סוציו-אקונומי של תושביה במדרג 1 (הנמוך ביותר). למרות האמור, העיר התפתחה מהר ובהצלחה. מודיעין עילית זוכה מדי שנה בפרס ניהול תקין על ידי שר הפנים (היחידה עם דירוג סוציו-אקונומי 1 שזכתה לפרס זה). בשנת 2005 החלה העיר להתרחב לכיוון מזרח על ידי בנייה של מאות יחידות דיור, על אדמות שתושבי הכפר הסמוך בלעין טענו לבעלות עליהן. לאחר מספר עתירות לבג"ץ ועיכוב של למעלה משנה וחצי במהלכו נאסר אכלוס הדירות והמשך הבנייה, ולאחר הכנת תוכנית מתאר חדשה שתיקנה את הפגמים שנפלו בקודמתה, וקבעה כי יושב המצב לקדמותו במובלעות של קרקע פרטית השייכות לפלסטינים והן יגודרו ותובטח נגישות אליהן, נקבע כי הבנייה במקום חוקית והותרו המשך האכלוס והבנייה. גדר ההפרדה באזור, שעלתה לכותרות לאור המאבק של תושבי הכפר בלעין, תוכננה ונבנתה תחילה תוך התחשבות בצורכי התפתחותה העתידית של העיר ולא רק על פי שיקולים ביטחוניים. בעקבות פסיקת בג"ץ, חויב אלוף הפיקוד לתכנן מחדש את תוואי הגדר באופן שלא יתחשב בטובת התפתחות העיר, אלא בתוואי ביטחוני בלבד, ובהתאם לכך נבנתה הגדר בצמוד לבתי התושבים והופקעו קרקעות שאושרו לבנייה. באותה פסיקה איפשר ביהמ"ש לבעלי הקרקעות להגיש בקשה לפיצויים. במרץ 2013 אושרה תוכנית המתאר העירונית. במסגרת התוכנית בוצעו עבודות ניקוז לפתרון בעיית ההצפות של נחל דולב, מחדל מתמשך שגבה את חייה של ילדה תושבת העיר שנפלה אל הנחל. בתחילת 2019 אושרה הרחבת אזור התעשייה של שילת. במסגרת ההרחבה צפוי להיבנות במקום מרכז תעסוקה גדול שיכשיר עובדים חרדים מהעיר לעבודה בתחומי המחשוב והטכנולוגיה. כמו כן יוקם גם מסוף אוטובוסים כמענה לצורך המשמעותי של המגזר החרדי בתחבורה ציבורית.

מודיעין עילית נקראה במקור בפי בני המקום והציבור החרדי בארץ בשם קריית ספר, אולם ועדת השמות הממשלתית פסלה את השם משום שזה היה שמה של חברת הבנייה שבנתה את הפרויקט ומשום שקריית ספר המקראית רחוקה מאזור זה (והיא באזור חברון). השם שהתקבל באופן רשמי הוא מודיעין עילית – בשל הסמיכות לעיר מודיעין. השם קריית ספר נשאר בתור שמן של השכונות הוותיקות בעיר (הגבעה הצפונית והגבעה הדרומית), שהרחובות בהן קרויים על שם ספרים תורניים. באופן בלתי רשמי העיר כולה עדיין נקראת קריית ספר. ביוני 2018 החליטה מועצת העיר לשנות את שם העיר ל"איילת השחר" על שם ספרו של מנהיג הציבור החרדי-ליטאי הרב אהרן יהודה לייב שטינמן שנפטר כ-7 חודשים קודם לכן, אך טרם התקבל אישור של ועדת השמות. איילת השחר הוא שמו של קיבוץ באצבע הגליל.

העיר מאוכלסת בקהילות חרדיות מכל קשת הציבור החרדי. הייצוג הקהילתי הגדול הוא מהמגזר הליטאי, המתרכז בשכונה הגדולה בעיר, קריית ספר. עם זאת, ישנן קהילות נוספות כמו קהילות הספרדים, התימנים וכן קהילות חסידיות שקבעו את משכנן בעיר. עם הקהילות החסידיות בעיר נמנות חצרות החסידים הגדולות בארץ: קרלין סטולין, ברסלב, ויז'ניץ, בויאן, ביאלא, אלכסנדר, סדיגורה, בוהוש, פינסק קרלין, קהילות 'פרושים' ו'ישיבת המתמידים' ועוד. בשכונת ברכפלד קיימת חצרו של רבי שלמה לייב רוקח האדמו"ר מיערוסלב, ובית מדרשו של האדמו"ר מאונגוואר בשכונת גרין פארק. השטיבלאך המרכזי של ברכפלד הוא בית הכנסת עם הכי הרבה מתפללים בעיר עם עשרות מנינים בשבת רב העיר הוא הרב מאיר קסלר, בנו וממלא מקומו של הרב הראשון הרב שמחה קסלר. לפי נתוני הלשכה המרכזית לסטטיסטיקה (הלמ"ס) נכון לסוף פברואר 2024 (אומדן), מתגוררים במודיעין עילית 86,158 תושבים (מקום 21 בדירוג רשויות מקומיות בישראל). האוכלוסייה גדלה בקצב גידול שנתי של ‎2.7%‏. אחוז הזכאים לתעודת בגרות מבין תלמידי כיתות י"ב בשנת ה'תשפ"א (2020-‏2021) היה 2.6%. השכר החודשי הממוצע של שכיר במשך שנת 2019 היה 4,612 ש"ח (ממוצע ארצי: 9,745 ש"ח).שיעור הילודה במודיעין עילית גבוה במיוחד: מדי שבוע נולדים בעיר בממוצע כ-55 תינוקות; כמעט 3,000 בשנה. להלן גרף התפתחות האוכלוסייה בעיר: העיר נמצאת במקום השני בשיעור צפיפות האוכלוסין, כ-20,700 תושבים לקמ"ר (לאחר בני ברק). מרבית התושבים בעיר (65%) הם ילדים ונערים עד גיל 18, מה שיוצר ביקוש רב לגני ילדים ומוסדות חינוך. לפי נתוני הלמ"ס שפורסמו בדצמבר 2019 עבור השנים 2013–2017, נמצא שתוחלת החיים במודיעין עילית היא הגבוהה בישראל ועומדת על 87.6 שנים.

השכונות המרכזיות בעיר הן: קריית ספר – השכונה המרכזית של העיר, מחולקת בדרך כלל לשתים: הגבעה הצפונית שהיא השכונה הוותיקה ביותר בעיר, והגבעה הדרומית החדשה יותר. אחוזת ברכפלד – השכונה הצפונית של העיר. נבנתה על ידי חברת "ציפחה אינטרנשיונל" וקרויה על שם היזם מאיר ברכפלד שעמד בראשה. חפציבה – שכונה מזרחית של העיר לצד דרום. נבנתה על ידי חברת חפציבה. לאחר שזו פשטה רגל, הבניינים שבנייתם החלה הושלמו על ידי סולל בונה. שאר המגרשים נמכרו לקבוצות רכישה. גרין פארק – שכונה הצמודה לשכונת חפציבה. נבנתה במקור על ידי דניה סיבוס (מקבוצת אפריקה ישראל). גם שכונה זו סבלה בבנייתה מפשיטות רגל והליכים משפטיים שליוו את היזמים. בסופו של דבר השכונה נבנתה בכמה שלבים וקבוצות. בחלקם אף נכנסו קהילות מגוונות לשכונה. בתחילת שנת 2009 נרכשו חלק מקרקעותיה על ידי קבוצת רכישה של חסידי בויאן שהקימה במקום את "הקריה החסידית" וחלק נבנה על ידי "ניהול ודיור". נאות הפסגה – שכונה מזרחית של העיר מצפון לשכונות חפציבה וגרין פארק ולנחל דולב. נבנתה על ידי חברת "נאות הפסגה". לאחר שזו נקלעה לקשיים מונו לה מפרק וכונס נכסים שבמרץ 2011 החלו למכור ליזמים פרטיים את שארית הקרקעות שבבעלות החברה. בשנת 2017 החלה חברת קריית ספר בבנייה מחודשת של המשך השכונה, לאחר שקנתה את רוב הקרקעות הנותרות בשכונה. נופי עילית – שכונה מזרחית של העיר, צמודה מצפון לשכונת נאות הפסגה. נבנתה על ידי חברת 'נופי עילית' ונקראת על שמה. גן הדסים – שכונה מזרחית של העיר, צמודה מצפון לשכונת נופי עילית. נקראת על שם האולם וגן-האירועים 'גן הדסים' שנמצא בסמוך. זוהי השכונה החדשה ביותר בעיר.

ראש מועצת מודיעין עילית הראשון שכיהן בתפקיד כממונה על ידי משרד הפנים הוא יוסף שוינגר. החל משנת 2000 מכהן כראש העיר יעקב גוטרמן מדגל התורה ברציפות זו הקדנציה החמישית. בשלוש הקדנציות הראשונות לא התמודד מולו מועמד אחר. במערכות הבחירות האלו (בשנים 2000, 2005 ו-2008) הוגשה לוועדת הבחירות רק רשימת מועמדים אחת המשותפת לפלגים השונים בעיר, זאת בהוראה ישירה של רבני העיר, לכן, בהתאם לחוקי הבחירות לרשויות המקומיות בישראל לא התקיימה הצבעה וגוטרמן והרשימה המשותפת הוכרזו כזוכים. בשנת 2013 (תשע"ד) נערכו לראשונה בחירות לעיריית מודיעין עילית. יעקב גוטרמן, שהיה ראש רשימת יהדות התורה ומועמדה לראשות העיר, נבחר לקדנציה רביעית ברוב גדול של 85.5%. למועצה נבחרו 13 נציגים של יהדות התורה, 2 נציגים ממפלגת ש"ס ו-2 ממפלגת בני תורה. בשנת 2018 (תשע"ט) נערכו שוב בחירות לעיריית מודיעין עילית, ויעקב גוטרמן שעמד שוב בראש רשימת יהדות התורה נבחר שוב לראשות העיר ברוב גדול של 88.8%. הרכב המועצה נשאר על כנו גם לאחר בחירות אלו, 13 נציגים ליהדות התורה, 2 למפלגת ש"ס ו-2 למפלגת בני תורה. בשנת 2024 (תשפ"ד) נערכו בחירות לעיריית מודיעין עילית, ויעקב גוטרמן נבחר כמתמודד יחיד לעמוד שוב בראש בראשות העירכשהרב שמואל מליק מונה לבא כוח הרבנים כשותף עם ראש העיר לפעול בצוותא בכל דבר. הבחירה הייתה בינו לבין פתק ירוק. קודם התאריך הסופי להגשת הרשימות בעיר פרחו שמות חלופיים להנהגת העיר, כמו מנחם שפירא המשמש כסגן ראש עיריית בני ברק וכמנהל המחלקה המוניציפלית של דגל התורה, ששימש בין השנים 2003 - 2013 כחבר מועצת העיר מודיעין עילית, ויו"ר איחוד בני הישיבות יהודה וייספיש, בבחירות אלו מספר חברי המועצה עלה (בהתאם למספר התושבים בעלי זכות הצבעה) לתשעה עשר נציגים (שבעה עשר בבחירות 2018) והרכב המועצה הנוכחי הוא: מפלגת "יהדות התורה" (ג) בראשות גוטרמן קיבלה 71.6% מקולות המצביעים, (עלתה ביותר מ-1600 קולות) ותקבל 14 מושבים, מפלגת ש"ס (שס) בראשות יעקב דוד מרציאנו (החליף את אבנר עמר בבחירות אלו) קיבלה 17.6% מקולות המצביעים ותקבל 3 מושבים בעירייה (עלתה בכמנדט אחד), מפלגת בני תורה (עץ) בראשות שמואל אלישוב קיבלה 10.3% מקולות המצביעים (ירדה בכ-100 קלות) ותקבל 2 מושבים בעירייה, מפלגה נוספת התמודדה בבחירות אלו, רשימה נוספת שהתמודדה בבחירות אלו היא "תלמידי מרן רבינו שמואל אויערבאך זצוק"ל" (זך) בראשות יצחק לובצקי איש הפלג הירושלמי שפרש מ"בני תורה" ומזוהה עם הרב צבי פרידמן, אך קיבלה רק 0.6% מקולות המצביעים ולא תקבל נציגות בעירייה.

בעיר שלושה מרכזי עסקים עיקריים: מרכז עסקים המכונה ״מרכז עסקים עילית״ הממוקם בכניסה לעיר ומכיל בתוכו כמה מרכזים תעסוקתיים גדולים ביניהם: חברת ההיי-טק מטריקס, חברת ביטוחי הנדל״ן ״סיטיבוק״ (city book) ומרכז שירות לקוחות של חברת כרטיסי האשראי ״כאל ויזה״ (cal). כמו״כ קיימים באתר מגוון רחב של חנויות, מרכזי אוכל, בנקים, קופות חולים וסניף של דואר ישראל. מרכז עסקים המכונה ״מרכז קס״ם״ (קריית ספר מרכז) הממוקם בשכונת ״קרית ספר״ בעיר, ובו חנויות, בנקים, קופות חולים ומרכזי אוכל. מרכז עסקים המכונה מרכז עסקים ״חזון דוד״ (ע״ש מיקומו ברחוב חזון דוד בעיר) ובו חנויות, מרכזי אוכל, משרדים, וסניף מקומי של משרד הפנים.בשנת 2023 בדו״ח העוני של המוסד לביטוח לאומי פורסם כי מודיעין עילית היא העיר הענייה בישראל בקרב הערים המונות מעל- 80,000 תושבים

התחבורה הציבורית בעיר מופעלת על ידי חברת קווים מאז קיץ 2013. החברה זכתה במכרז שערך משרד התחבורה בשנת 2012. לפני כן, בשנים 2002–2013, הפעילה את התחבורה הציבורית חברת סופרבוס, שהחליפה את חברת אגד. מסוף מודיעין עילית משמש מרכז תחבורתי אזורי.

על פי דו"ח מבקר המדינה, חיברה העירייה ביוני 2008 באופן פיראטי את מערכת הביוב שלה למערכת הביוב של מודיעין-מכבים-רעות באוגוסט פסק בית המשפט המחוזי כי על העירייה לנתק את החיבור לא יאוחר מה-25 בחודש. החיבור לא נותק אך מאז הגיעו הרשויות להסדר ביניהן, והביוב של העיר מוזרם למתקן טיהור שפכים איילון.

בעיר מספר מתנ״סים, פארק עירוני מרכזי ופארק שעשועים (בבעלות פרטית) הממוקם בכניסה לעיר.