1684年,清政府设置分巡台厦兵备道及台湾府,隶属于福建省.至1811年,台湾人口已达190万,其中多数是来自福建、广东的移民.移民大量开垦荒地,使台湾成为一个新兴的农业区域,并向大陆提供大量稻米和蔗糖,由大陆输入的日用消费品和建筑材料等,使台湾的经济得到相当程度的发展.这个时期,台湾与福建、广东的来往十分密切,中华文化更加全面地传入台湾.
由于西方列强向中国边疆侵逼,中国出现了边疆危机.1884—1885年中法战争期间,法军进攻台湾,遭刘铭传率军重创,到1885年6月《中法新约》签定,法军被迫撤出台湾.
中法战争以后,清政府为了加强海防,于1885年将台湾划为单一行省,台湾成为中国第20个行省.首任台湾省巡抚刘铭传积极推行自强新政,清理田赋,增加财政收入,购买轮船,架设电报线,设立邮电总局,建造铁路；购买军舰,增设炮台,设立机器局自造武器；成立煤务局,安装新式采煤机器；设立兴市公司,建街造路；创立西学堂、电报学堂,培养建设人才.刘铭传把众多新式事业集中于一省,使台湾成为当时中国的先进省份之一.
1894年日本发动甲午战争,翌年清政府战败,于4月17日被迫签订丧权辱国的《马关条约》,把台湾割让给日本.消息传出后,举国同愤,反对割台；台湾全省“哭声震天”,鸣锣罢市.协理台湾军务的清军将领刘永福等率军民反抗日本的侵占,坚持了5个多月的战斗,历经大小百余仗,使日本侵略者付出了惨重的代价,但终遭失败.从此,台湾沦为日本的殖民地达50年之久.
台湾人民从未屈服日本的殖民统治,在日据初期,以农民为主体的抗日武装进行了长达20年的斗争.后来,文化协会、民众党、共产党等还组织领导了反抗日本殖民统治的民族抵抗运动.
1937年7月日本制造“七七事变“,中国人民开始了全民族的抗日战争.在抗日战争时期,不少台湾同胞回到祖国参加抗战,为抗日战争的胜利和台湾的光复作出了贡献.1941年12月太平洋战争爆发后,12月9日,中国政府发出《中国对日宣战布告》,明确昭告中外：“所有一切条约、协定、合同,有涉及中日之间关系者,一律废止.”
1945年8月,日本在第二次世界大战中战败,8月15日宣布无条件投降.中国人民经过8年英勇的抗日战争,终于收复了台湾.台湾同胞欢天喜地,庆祝回归祖国.10月25日,同盟国中国战区台湾省受降仪式于台北举行,受降主官代表中国政府宣告：自即日起,台湾及澎湖列岛已正式重入中国版图,所有一切土地、人民、政事皆已置于中国主权之下.至此,台湾、澎湖重归中国主权管辖之下.