1645μ.Χ. – 1898μ.Χ.
Ο Κρητικός Πόλεμος, όπως ονομάζεται ο μακροχρόνιος αγώνας μεταξύ της Οθωμανικής Αυτοκρατορίας και των Βενετών στην Κρήτη, ξεκίνησε το καλοκαίρι του 1645 με την απόβαση των οθωμανικών στρατευμάτων στα βορειοδυτικά παράλια των Χανίων, στον κόλπο του Κολυμπαρίου. Η πόλη των Χανίων παραδόθηκε στις 22 Αυγούστου του 1645, ένα χρόνο αργότερα ακολούθησε η παράδοση του Ρεθύμνου, ενώ η πτώση του Χάνδακα στα 1669 ολοκλήρωσε και τυπικά την οθωμανική κατάκτηση του νησιού.
Με την κατάληψη της πόλης μια νέα κατάσταση άρχισε να διαμορφώνεται για τα Χανιά. Οι Οθωμανοί δεν ενδιαφέρθηκαν να κτίσουν μια νέα πόλη, αλλά να ταιριάξουν τις υπάρχουσες υποδομές στις δικές τους ανάγκες. Τοποθέτησαν το διοικητήριο τους στο μέγαρο του Βενετού Ρέκτορα, στο λόφο του Καστελίου, ενώ μετέτρεψαν σε τζαμιά τον καθεδρικό ναό της Παναγίας και όλα τα καθολικά μοναστήρια. Έκτισαν επίσης καινούρια τεμένη, όπως το Τζαμί του Κιουτσούκ Χασάν (Γιαλί Τζαμισί), και κατασκεύασαν κρήνες, λουτρά και χάνια. Τέλος, έχτισαν δημόσια κτίρια, όπως στρατώνες, νοσοκομεία και άλλες στρατιωτικές εγκαταστάσεις και διατήρησαν την οχύρωση, επισκευάζοντας τα ρήγματα στα τείχη.
Οι Τούρκοι, που αποτελούσαν την άρχουσα τάξη, εγκαταστάθηκαν στις ανατολικές συνοικίες, στο Καστέλι και στην Σπλάντζια, στην οποία βρίσκεται και το κεντρικό τζαμί της πόλης, το Χουγκιάρ Τζαμισί (Τζαμί του Ηγεμόνα), ο πρώην ναός του Αγίου Νικολάου των Δομινικανών. Οι χριστιανοί και οι Εβραίοι εγκαθίστανται στις δυτικές κυρίως συνοικίες, στον Τοπανά και στη λεγόμενη Εβραϊκή.
Εν τω μεταξύ, οι Τούρκοι στην προσπάθεια τους να προσεταιρισθούν το ντόπιο πληθυσμό, επαναφέρουν τον ορθόδοξο επίσκοπο Κυδωνίας στην αρχαία του έδρα, αποκαθιστώντας έτσι την εκκλησιαστική τάξη. Έτσι, η συμβίωση των δύο λαών είχε ως αποτέλεσμα να δημιουργηθεί ένα πολύχρωμο μωσαϊκό στην πόλη των Χανίων, με τους Χριστιανούς να ανακτούν κάποια προνόμια που είχαν απολέσει από την περίοδο της Ενετοκρατίας. Όμως, η επανάσταση του Δασκαλογιάννη το 1770 προκάλεσε ένα ισχυρό κραδασμό στις σχέσεις των δύο λαών. Λίγο αργότερα, η επανάσταση του 1821 έδωσε την αφορμή στους Τούρκους να προχωρήσουν σε νέες σφαγές των Χριστιανών στα Χανιά και να απαγχονίσουν στη Σπλάντζια τον επίσκοπο Κισσάμου Μελχισεδέκ.
Μετά το τέλος της Επανάστασης, η Κρήτη παραχωρείται στον Αιγύπτιο ηγεμόνα Μεχμέτ Αλή, στα χρόνια του οποίου ανακατασκευάζεται ο λιμενοβραχίονας και ο φάρος του ενετικού λιμανιού. Το 1841 το νησί επανέρχεται στην οθωμανική εξουσία και από τότε τα Χανιά γνωρίζουν οικονομική άνθηση και αναπτύσσονται. Οικοδομούνται νέα δημόσια και ιδιωτικά κτίρια που ακολουθούν τα σύγχρονα ρεύματα του Νεοκλασικισμού και η πόλη επεκτείνεται έξω από τα όρια των οχυρώσεων. Επιπλέον αναγείρονται σχολεία, κοινοτικά καταστήματα καθώς και νέοι ναοί όπως ο καθεδρικός ναός της Τριμάρτυρης.
Το 1851 η έδρα της πρωτεύουσας της Κρήτης μεταφέρεται στα Χανιά και το 1856 ο Σουλτάνος εκδίδει το Χάτ-ι Χουμαγιούν αναγνωρίζοντας αρκετά δικαιώματα στους χριστιανούς υπηκόους. Όμως, η απροθυμία των αρχών να εφαρμόσουν την παραπάνω συνθήκη και να βελτιώσουν τις συνθήκες ζωής των Χριστιανών θα προκαλέσουν τα επόμενα χρόνια μια σειρά μικρών και μεγάλων επαναστατικών κινημάτων. Το 1858 ξεσπά το κίνημα του Μαυρογένη, λίγο αργότερα ακολουθεί η μεγάλη επανάσταση του 1866-1869, στη διάρκεια της οποίας κτίστηκε το οθωμανικό φρούριο στην Απτέρα, καθώς και η επανάσταση του 1877 – 1878 που φέρνει και την περίφημη Σύμβαση της Χαλέπας.
Η ορθόδοξη κοινότητα των Χανίων οργανώνεται στους τομείς της παιδείας και του πολιτισμού και τα Χανιά μετατρέπονται σε μια σύγχρονη πόλη κατά τα ευρωπαϊκά πρότυπα με φιλεκπαιδευτικούς συλλόγους, θεατρικούς θιάσους και πλούσια εκδοτική δράση.
Παράλληλα, την εποχή αυτή το «Κρητικό Ζήτημα» λαμβάνει διεθνείς διαστάσεις, εμπλέκοντας και τις Μεγάλες Δυνάμεις στην ελληνοτουρκική διαμάχη για το μέλλον του νησιού. Το 1889 η Υψηλή Πύλη περιορίζει εκ νέου τα δικαιώματα των χριστιανών και προκαλεί την ομώνυμη επανάσταση που καταπνίγηκε στο αίμα. Το 1896 γίνονται σφαγές του χριστιανικού πληθυσμού, όπως και τον επόμενο χρόνο, όπου πυρπολούνται οι χριστιανικές συνοικίες στα Χανιά. Η ελληνική κυβέρνηση κηρύσσει τον πόλεμο στην Οθωμανική Αυτοκρατορία και στέλνει στα Χανιά τον Τιμολέοντα Βάσσο με στόχο να υποκινήσει νέα επανάσταση και να κηρύξει την ένωση του νησιού με την Ελλάδα.
Οι Μεγάλες Δυνάμεις αντέδρασαν στις κινήσεις του ελληνικού στρατού και των επαναστατικών δυνάμεων που είχαν οργανώσει το στρατόπεδο τους στον Προφήτη Ηλία Ακρωτηρίου και άρχισαν να βομβαρδίζουν το στρατόπεδο. Ξαφνικά, μία οβίδα που προερχόταν από το ρωσικό πολεμικό «Μπελίκη» χτυπά και καταρρίπτει τον ιστό με την ελληνική σημαία.
Τότε ο ήρωας Σπύρος Καγιαλές, έχοντας στα χείλη του -όπως ο ίδιος διηγούνταν αργότερα- τους γνωστούς στίχους «για του Χριστού την πίστη την αγία και της πατρίδας την ελευθερία», αρπάζει τη σημαία και κάνει το ίδιο του το σώμα ιστό. Η κίνηση αυτή συγκλόνισε τους ναυάρχους των ξένων δυνάμεων που αμέσως διέταξαν την κατάπαυση του πυρός.Ο δρόμος για την ελευθερία της Κρήτης μόλις είχε ανοίξει.
