Nykyisen nimensä Hanoi kaupunki sai vuonna 1831. Ranska valtasi kaupungin vuonna 1884. Hanoista tuli Ranskan Indokiinan kenraalikuvernöörin päämaja ja kaupungissa aloitettiin infrastruktuurihankkeita. Kaupungin keskustaan rakennettiin suoria teitä ja Punaisen joen yli rakennettiin kenraalikuvernööri Paul Doumerin mukaan nimetty silta. Tyypillisimpiä ranskalaistyylisiä rakennuksia olivat kenraalikuvernöörin toimistot, oopperatalo ja Pyhän Joosefin katedraali. Ranskalaisten mukana tulivat myös raitio- ja rautatieliikenne. Toisaalta kaupungin sitadelli purettiin. Kun Vietnamin demokraattinen tasavalta perustettiin syyskuussa 1945 Hanoista tuli maan pääkaupunki. Indokiinan sodan lopussa vuonna 1954 Hanoilla oli kokoa noin 130 km² ja sen väkiluku oli noin 380 0000. Vuonna 1961 se käsitti jo 900 km². Vietnamin sodan aikana Yhdysvallat vältteli aluksi Hanoin pommittamista, mutta Richard Nixon hyväksyi kaupungin ilmapommitukset yrityksenä pakottaa Pohjois-Vietnam myönnytyksiin Pariisin rauhanneuvotteluissa. Etenkin Operaatio Linebacker II:n kohteena oli Hanoi ja sen ilmapuolustuksen pommittaminen. Kaupunki koki merkittäviä hävityksiä ja kaupungin jälleenrakentaminen alkoi sodan jälkeen. Sitten vuoden 1975 kaupunki on kasvanut tasaiseen tahtiin ja niellyt itseensä sitä ympäröineitä asutuskeskuksia. Kaupungin 1 000-vuotissyntymäpäivä vietettiin 10. lokakuuta 2010.