Επτά δεκαετίες μετά την αρχική πολιορκία, στις 28 Αυγούστου 1521, η πόλη τελικά καταλήφθηκε από τον Οθωμανό Σουλτάνο Σουλεϊμάν το Μεγαλοπρεπή και τους 250.000 στρατιώτες του. Στη συνέχεια το μεγαλύτερο μέρος της πόλης ισοπεδώθηκε και όλος ο Χριστιανικός πληθυσμός της εκτοπίστηκε στην Κωνσταντινούπολη, σε μια περιοχή που από τότε είναι γνωστή ως "Δάσος του Βελιγραδίου". Το Βελιγράδι έγινε έδρα της περιφέρειας (Σαντζάκι) και η δεύτερη, μετά την Κωνσταντινούπολη, μεγαλύτερη Οθωμανική πόλη στην Ευρώπη με πάνω από 100.000 κατοίκους. Η Οθωμανική κυριαρχία εισήγαγε την Οθωμανική αρχιτεκτονική, με πολλά τζαμιά αυξάνοντας τις Ανατολίτικες επιδράσεις στην πόλη. Το 1594 μια μεγάλη Σερβική εξέγερση συνετρίβη από τους Οθωμανούς. Αργότερα ο Μεγάλος Βεζίρης Σινάν Πασάς διέταξε τα λείψανα του Αγίου Σάββα να καούν δημόσια στην Πλατεία Βράτσαρ. Τον 20ό αιώνα, σε ανάμνηση του γεγονότος αυτού, ανεγέρθηκε ο Ναός του Αγίου Σάββα.