W latach 1506–1860 ponownie znalazła się pod władzą papieży.
W czasie wojen napoleońskich była stolicą Republiki Cispadańskiej (1796–1797), potem przyłączona do Republiki Cisalpińskiej (1797–1802), następnie w Republice Włoskiej (1802–1805) i w Królestwie Włoch (1805–1815). Bunty przeciwko władzy papieży wybuchały w 1831 i 1849. Po tym ostatnim w mieście stacjonował garnizon austriacki.
Od 1860 w zjednoczonych Włoszech.
W 1945 (od 9 do 21 kwietnia) walki między 2 Korpusem Polskim a oddziałami niemieckimi w rejonie Bolonii. Jej zdobycie zakończyło działania 2 Korpusu Polskiego w kampanii włoskiej.
2 sierpnia 1980 na dworcu kolejowym nastąpił zamach terrorystyczny – zginęło 85 osób, a ponad 200 zostało rannych.
Zabytki ruiny rzymskich budowli (akweduktu, term i amfiteatru) romańska katedra (przebud. XVI-XVII w.) Bazylika św. Petroniusza w Bolonii, której budowę rozpoczęto w 1390, ukończono około 1650. Główny portal wejściowy ozdobiony jest płaskorzeźbami Jacopa della Quercia. Wnętrze o rozmiarach – długość 132 m, wysokość 44 m czyni kościół jednym z największych na świecie.