Die osmanische Besatzung von Makedonien (1423 bis 1912) hatte keinen bemerkbaren Einfluss auf die Einwohner der Region, da diese wegen der Abgeschiedenheit kaum davon berührt wurden. Die große Anzahl an Klöstern in der Gegend half, den griechisch-orthodoxen Glauben zu erhalten. Der englische Reisende William Martin Leake beschrieb in seinen Reisen durch Nordgriechenland Anfang des 19. Jahrhunderts Grevena als Bischofssitz mit angrenzender osmanischer Siedlung, in der 80 Familien lebten; darüber hinaus gäbe es in der Gegend eine große Anzahl kleiner türkischer Siedlungen. Im Griechisch-Türkischen-Krieg von 1897 versuchten griechische Aufständische von Valtino aus, Grevena einzunehmen. Ihnen gelang ein Vormarsch auf die Ortschaft Kritades, wo die osmanische Garnison mit 400 Soldaten erfolgreich niedergekämpft wurde. Der osmanische Gegenangriff mit einer an Soldaten und Material überlegenen Streitmacht schlug die griechischen Aufständischen bei Krania am 5. April 1897 zurück. Die osmanische Herrschaft endete in Grevena Anfang November 1912. Griechische Truppen nahmen die Stadt im Rahmen des ersten Balkankrieges ein.