16世紀，西班牙、荷蘭等西方殖民勢力迅速發展，開始將觸角伸向東方。17世紀初，荷蘭殖民者趁明朝政府處境艱難之際，利用明末農民起義和東北滿清勢力日益強大之機，入侵臺灣省。不久，西班牙人占領了臺灣省北部和東部的部分地區，並於1642年被荷蘭人趕走，臺灣省成為荷蘭殖民地。荷蘭殖民者實行強制統治，將土地據為己有，強迫人民繳納各種賦稅，掠奪臺灣省的大米和糖，並將從中國購買的生絲、糖和瓷器通過臺灣省再出口到其他國家，從而獲取高額利潤。荷蘭殖民者的統治激起了臺灣省人民的反抗。1652年9月，農民領袖郭懷義領導大規模武裝起義。雖然武裝起義被鎮壓了，但這表明荷蘭的殖民統治已經陷入危機。
1644年，清軍入關，在北京建立清政權。1661年4月，鄭成功以南明壹將軍的名義，率領兩萬五千士兵和數百艘戰船從金門進軍臺灣省。鄭成功進軍臺灣省時，對荷蘭殖民主義者說，臺灣省“壹直屬於中國”，臺灣省和澎湖兩島的居民是自古以來就占有和耕種這片土地的中國人，荷蘭“應該歸還原主”經過激烈的戰鬥和圍攻，1662年2月，鄭成功迫使荷蘭總督八壹簽字投降。鄭成功從荷蘭殖民者手中收復了中國領土臺灣省，成為壹位偉大的民族英雄，受到廣大人民的敬仰。
1684年，清政府設巡路、臺府，隸屬福建省。到公元1811年，臺灣人口已達1.9萬，其中大部分是福建和廣東的移民。移民大量開墾荒地，使臺灣省成為壹個新的農業地區，並提供了大量從大陸進口的大米和蔗糖、日用消費品和建築材料，使臺灣省的經濟有了相當程度的發展。這壹時期，臺灣省與福建、廣東交往密切，中華文化更全面地傳入臺灣省。