В XVII веке Бахчисарай во главе Крымского ханства достиг пределов своего могущества, владея Крымским полуостровом, Кубанью и Северным Причерноморьем. Придворный штат Бахчисарайского дворца Хан-Сарая составляли сотни человек – султаны, принцы из рода Гиреев, ор-бей, комендант крепости Перекоп из рода Гиреев, главный ханский визирь, казы-аскер, главный духовный судья, великий ага, министр полиции, главный казначей, первый дефтедар, министр финансов, их заместители, нуреддины и дефтедары, беи Ширинский, Барынский, Мансурский, Аргинский, Яшлавский, Седжеутский, силихтер, меченосец хана, кятиби-диван, секретарь Государственного совета, ак-меджи-бей, хранитель гарема, каймакамы провинций, мурахасы, представители знатных дворянских родов, кади, судьи, сердары, командиры войска, дыздары, коменданты крепостей, руководители Монетного двора и таможни, несколько десятков ханских мурз-телохранителей из разных родов, капиджи, камергеры, имирюры, шталмейстеры, кулар-агасы, начальник пажей и слуг, смотритель ханского зверинца в Чуфут-Кале, смотритель соколиных гнезд, главный ловчий, главный шкипер, чугадары, фурьеры, главный секретарь хана, главный лекарь, множество слуг, надзирателей, смотрителей и поваров.
За XVI–XVII века Крымское ханство сотни раз нападало на земли Московского государства, каждый двадцатый житель которого был продан в рабство в Феодосии и Судаке. В середине XVIII века в ответ на вековые нападения Крым опустошили русские войска фельдмаршалов Миниха и Ласси, которые, однако, не смогли укрепиться на полуострове. Летом 1736 года войска Миниха сожгли ханский дворец вместе с его архивом, сильно пострадал и Бахчисарай. Адъютант Миниха Х. Манштейн писал 28 июня 1736 года: «Ханский дворец, составленный из многих красивых и огромных зданий, как и весь город, был обращен в пепел, солдаты не могли сдержать ярости в сердце». Хан-Сарай и столица ханства были восстановлены с помощью приехавших из Турции архитекторов и художников. В течение XVIII века в Бахчисарае сменилось более 20 ханов Гиреев, правивших каждый не более пяти лет, что свидетельствовало об упадке Крымского ханства.
После страшного набега в 1769 году на российские земли крымских орд, уведших в рабство более двадцати тысяч человек, началась Русско-турецкая война, в результате которой Крымское ханство перестало существовать. Армия князя Василия Долгорукова-Крымского, которая была вчетверо меньше татарских и турецких войск, в течение месяца овладела полуостровом, трижды разбив врага – под Перекопом, Бахчисараем и Кафой.
8 апреля Крымское ханство, получившее независимость от России в 1774 году, вошло в состав Российской империи. В 1784 году из Крымского ханства была образована Таврическая область с центром в Симферополе. Бахчисарай перестал быть богатым столичным городом.
В XIX веке Бахчисарай являлся заштатным городом Симферопольского уезда Таврической губернии. В начале этого столетия в нем насчитывалось около шести тысяч жителей, полторы тысячи домов, тридцать мечетей и более пятисот лавок. В городе работало много оружейных и шорных мастерских, в которых делали отличные кинжалы, карабины, пистолеты, седла, сафьяновые сапоги. Жители разводили сады, виноградники и скот.
В период Крымской войны 1854–1855 годов в Бахчисарае великим русским хирургом Николаем Пироговым были развернуты госпитали, работали многие тыловые службы русской армии. Перепись 1858 года отмечала: «В Бахчисарае купцов второй гильдии 5, третьей 477, мещан 10 382, земли 8236 десятин».
До начала XX века средневековый Бахчисарай, наполненный запахом кофе из десятков кофеен, был небольшим городком, который часто посещали историки, любители древностей и художники.
После установления советской власти в Крыму в ноябре 1920 года в Бахчисарае были построены крупные предприятия по переработке сельскохозяйственных продуктов, на полях в округе начали выращивать лаванду и шалфей, другие эфиромасличные культуры. Пострадавший во время Великой Отечественной войны город был восстановлен, в нем появились многоэтажные дома.
В Бахчисарайском районе основную часть населения составляют крымские татары, первое упоминание о которых в исторических источниках относится к началу XVI века. Крымские татары (кърым татарлар) состояли из трех народностей: предгорных татар, татили татлар, южнобережных татар, ялы-бойлю, и потомков ногаев, ногайлар. Придерживаются мусульманского вероисповедания суннитского толка. Эти народности сформировались в результате ассимиляции мигрировавших в Крым кочевых тюркоязычных племен – печенегов, половцев, татаро-монголов и издревле живших здесь крымских оседлых жителей горных и прибрежных частей – тавров, скифов и сарматов.