Sarajewo stało się znane z dużego rynku i licznych meczetów. U szczytu potęgi imperium Sarajewo było jednym z większych miast osmańskich na Bałkanach. Jego upadek nastąpił w 1697 r., po spaleniu miasta przez wojska austriackie pod dowództwem Eugeniusza Sabaudzkiego i wtedy też stolicę Bośni przeniesiono do Travnika. W 1. połowie XVIII wieku władze tureckie postanowiły otoczyć stare miasto murem obronnym, który wzmacniały forty. Do starego miasta, określanego dziś nazwą Vratnik (a kiedyś Kaštel), można było się dostać przez kilka zachowanych bram miejskich.
W 1878 r. Bośnia została zajęta przez Austro-Węgry na mocy Traktatu Berlińskiego. Chociaż Bośniacki wilajet pod względem prawnym pozostał częścią Imperium Osmańskiego, to de facto był zarządzany jak integralna część Austrii, a Turcja nie miała realnego wpływu na jego bieżące zarządzanie. Stan ten trwał do 1908 roku, kiedy to Bośnia została formalnie zaanektowana i przekształcona w kondominium, kontrolowane wspólnie przez austriacką Przedlitawię i węgierską Zalitawię. Aneksja Bośni przez Austrię wzbudziła protesty w Serbii i doprowadziła do konfliktu między tymi państwami.