V létě 1878 na základě rozhodnutí z Berlínského kongresu připadla správa nad Bosnou a Hercegovinou Rakousko-Uhersku. V polovině července 1878 do města vstoupili první rakouští vojáci. Do té doby byla Banja Luka orientálním městem s deseti tisíci obyvateli. Během několika desetiletí rakouské správy bylo město rozsáhlým způsobem modernizováno. Byla postavena první nemocnice, tiskárna, vybudován vodovod, založeno první gymnázium (otevřeno v roce 1895) a rozvíjel se průmysl. Využívány byly okolní hluboké lesy a v blízkosti města byla postavena pila. V roce 1888 zde byla otevřena továrna na zpracování tabáku. Původní železniční trať směřující do pohraničního města Dobrljin byla prodloužena až do Chorvatska. Ulice získaly zcela nový ráz; místní vojenský správce nařídil v polovině 80. let výsadbu stromů v ulicích, čímž město získalo početné aleje. Za několik let bylo vysázeno téměř 5000 stromů. V roce 1902 bylo v Banje Luce zprovozněno elektrické osvětlení. K rozvoji došlo i ve společenské oblasti, v roce 1903 začaly vznikat v Banja Luce první sokolské organizace a brzy poté i sportovní kluby. Počet obyvatel vzrostl poměrně značným způsobem. Zatímco v roce 1879 žilo v Banja Luce 9 560 obyvatel, roku 1910 to bylo 14 800 lidí.