W drugiej połowie XIX w. Bamako było dużym, ufortyfikowanym miastem, zamieszkanym przez ok. 600 mieszkańców. Początki penetracji francuskiej na tych terenach przypadają na drugą połowę XIX w. Okres dominacji francuskiej wiązać należy z przybyciem 1 lutego 1883 r. do miasta wojsk francuskich pod dowództwem Gustave’a Borgnis-Desbordesa. Ziemie obecnego Mali stały się wówczas częścią Sudanu Francuskiego.
Na początku XX wieku Bamako było niewielką osadą, zamieszkaną głównie przez ludy Malinke i Bambara, jednak wraz z budową zapory w Sotoubie i użyźnieniem okolicznych gruntów wodami Nigru za pomocą prac irygacyjnych rozpoczął się gwałtowny rozwój miasta. Dodatkowym bodźcem do rozwoju Bamako było ukończenie w 1904 r. budowy linii kolejowej do senegalskiej stolicy Dakaru, będącego ważnym portem morskim.
W 1895 r. miasto zostało podniesione do rangi stolicy okręgu, a 17 października 1899 r. przeniesiony tu (z Kayes) stolicę kolonii Górny Senegal-Niger. W 1920 r. Bamako zostało stolicą Sudanu Francuskiego. W latach 1903–1907 wzniesiony został pałac Koulouba, będący w czasach kolonialnych siedzibą gubernatora, a po uzyskaniu niepodległości w 1960 r. pełniący funkcję pałacu prezydenckiego.
20 grudnia 1918 r. utworzono tu gminę miejsko-wiejską, na czele której stał zarządca.