19世紀に入るとマグリブ地方はヨーロッパ列強による植民地化の対象となった。1827年にアルジェのデイがフランス領事を「扇の一打事件」で侮辱したことをきっかけに、1830年よりフランス復古王政は、マルセイユ商人の意向と、国内の不満を王政から逸らすためにアルジェリア侵略を始めた。1830年にアルジェがフランスに征服された後、フランス当局はアルジェリアを完全征服しようとはしておらず、トルコ人の支配者を追放してアラブ人の君主を新たに据えるだけに留めるはずだった。しかし、トルコ人のデイが追放されるとアルジェリアは無政府状態に陥り、各地でアラブ人の蜂起が相次いだ。1832年にアブデルカーデルはフランスに対してジハードを宣言し、激しい抵抗運動が続いた。フランスとアブデルカーデルは双方との妥協を模索したこともあり、停戦中にフランスとアブデルカーデルは双方の占領地での主権を認め、アブデルカーデルの支配地では近代的な行政制度が確立された。しかし、1841年にアルジェリア総督にビュジョー将軍が任命され、アブデルカーデルやアブデルカーデルに味方したアラウィー朝モロッコ軍を破り、1847年にアブデルカーデルは降伏した。その後カビール山地のベルベル系カビール人との戦いが続いたが、1854年に最終的にはアルジェリアの民族運動は平定された。フランスは、アルジェリアに本国同様の行政単位を設置した。1848年にアルジェ県、オラン県、コンスタンティーヌ県の3県が置かれ、3県は本国と同等に扱われてフランス人植民者が本国政治に関わることを可能にした。征服の最中から植民地化・フランス化が進められ、アルジェリアには多数の「コロン」と呼ばれるフランス人移民が流入し定住した。フランス人以外にもヨーロッパからスペイン人、イタリア人、ドイツ人、マルタ人がアルジェリアに移住し、普仏戦争後には、フランスからドイツ帝国に割譲されたアルザス＝ロレーヌから、ドイツの支配を嫌ってアルジェリアでフランス人であり続けることを望んだアルザス人が5,000人ほど移住した。これらの非フランス移民もやがてフランス文化に同化してコロンとなった。ヨーロッパ人以外に土着のユダヤ人もフランス化し、フランス支配の一環を担った一方で、多数の反フランス的なムスリムのナショナリストが政治犯として逮捕され、ニューカレドニアなどへ流刑に処された。地中海岸の肥沃な土地を中心に、ムスリムの土地はコロンに奪われた。征服の初期には軍人とアラブ局が主導権を握り、アラブ人やベルベル人の文化を研究し、イスラーム文化を尊重した上での占領政策が行われた。また、第二帝政成立後の皇帝ナポレオン3世は軍部の方針を支持し、親アラブ的な傾向からアルジェリアを「アラブ王国」と呼んだ。このため、コロン達は軍人支配と第二帝政に不満を抱き、ヨーロッパ人の特権を確立するために共和制を信奉するようになっていった。1870年に普仏戦争の敗北により第二帝政が崩壊して第三共和政が成立すると、第二帝政に不満を抱いていたコロンにより、パリ・コミューンに倣ってアルジェでアルジェ・コミューンが成立した。コロンはコロンによる自治を求めたが、1871年にカビール地方のムクラーニーに率いられたムスリムが大反乱を起こすと、アルジェ・コミューンは崩壊した。しかし、この反乱は鎮圧され、以降アルジェリア植民地の主導権はコロンが握り、ヨーロッパ移民の導入が進んだ。一方でアルジェリアのムスリムには原則として市民権は認められず、ムスリムが市民権を得るためにはイスラームの棄教などの高いハードルが課せられた。この時期にはラヴィジェリ大司教によってムスリムへのキリスト教の布教が進んだが、成果は上がらなかったのである。後の世界大戦では多くのアルジェリアのムスリムがフランス人としてフランスのために戦ったのにも拘らず、この傾向は変わらなかった。また、アラブ人よりもベルベル人（特にカビール人）を優遇する政策が採られ、現在のカビールにフランコフォンが多い原因となった。19世紀後半になると、鉄道網の整備、地下資源の採掘、プランテーション農業によるブドウの栽培と、ブドウを基にした輸出用ワインの生産などが進められ、ブドウを軸にしたモノカルチャー経済構造が完成し、アルジェリア経済のフランス経済に対する従属が深まった。土地をコロンに奪われていたムスリムは、失業や貧困のためにフランス本国に出稼ぎせざるを得なくなり、これが今日まで続く在仏アルジェリア人の起源となっている。1914年に第一次世界大戦が勃発したが、アルジェリアにはマシュリクのアラブ反乱などの影響は及ばず、アルジェリアが直接の戦場になることはなかった。しかし、総力戦体制のもとでアルジェリア人にも兵役義務が課されたほか、フランス本国における労働力の不足から、多くのアルジェリア人がフランスの軍需工場や鉱山などに動員された。アルジェリアからは173,000人が出兵し、内87,500人が志願兵だった。1921年にアルジェリアの人口は5,804,200人に達し、720,700人がヨーロッパ系、つまりコロンだった。この頃にはコロンもアルジェリア生まれの二世、三世が多くなり、『異邦人』の著者アルベール・カミュのように、コロンはフランス語を話しながらもアルジェリアで生まれ育ったヨーロッパ系アルジェリア人と化していった。第一次世界大戦後に民族自決への期待が高まったが、フランスの植民地支配は継続した。こうした中、メサーリー・ハージュなど一部の勢力は共産主義に独立の希望を見出した。1926年にパリで成立した「北アフリカの星」は、アルジェリア人・チュニジア人によって結成された組織で、フランス共産党との連携を強めた。いったんは解散させられたものの、1932年に「栄光ある北アフリカの星」として再建され、マグリブ地方出身の人々に支持を拡大した。一方でフェラハート・アッバースのような穏健なムスリムのナショナリストは、フランス統治内でのムスリムとヨーロッパ人の平等を望み、ナショナリズム勢力間で不協和音が生じた。人民戦線内閣ののレオン・ブルム首相は1937年に急進的な北アフリカの星を解散させ、ハージュは新たにアルジェリア人民党を結成したが、この組織も1939年に解散させられた。第二次世界大戦が勃発し、1940年に第三共和政が崩壊してヴィシー政権が誕生すると、アルジェリアはヴィシー政府を支持した。戦時中アルジェリアは直接戦場にはならなかったが、北アフリカ戦線ではドイツのロンメル将軍、アメリカ合衆国のパットン将軍達が戦闘を繰り広げた。1942年11月に連合国軍のトーチ作戦が発動し、アメリカ合衆国軍とイギリス軍が上陸すると、駐アルジェリアフランス軍のフランソワ・ダルラン提督は武装解除に応じた。こうしてアルジェリアはシャルル・ド・ゴールの自由フランスに復帰し、パリ解放までアルジェに自由フランスの本部が置かれた。フランスは本土解放のためにアルジェリア人の徴兵を行い、穏健的なナショナリストのフェラハート・アッバースらはムスリムの市民権の拡大と引き換えに自由フランスに協力した。アルジェリアからも多くの成人男子がフランス軍に動員され、アルジェリア師団はイタリア戦線のモンテ・カッシーノの戦いや、ドラグーン作戦をはじめとしたフランス本土での戦いに参加し、多大な犠牲を出した。戦時中のアルジェリア人の生活はインフレや食糧不足によって厳しく、1945年5月8日の戦勝記念日を祝うセティフの集会は対仏暴動に発展し、フランス軍によって鎮圧された（セティフ暴動）。数万人の死傷者を出したこの事件はアルジェリア独立運動を高揚させることになった。第二次世界大戦後、ムスリムの間にナショナリズムが広まり、第四共和政下の1946年に行われた選挙では、セティフ暴動を見かねて急進派と距離を取り、新たにアルジェリア宣言民主同盟を結成した穏健派フェラハート・アッバースが勝利した。フランス議会は1947年にアルジェリア組織法を採決し、アルジェリアの自治を拡大する方針を打ち出したが、この措置には特権の維持を望むコロンも、フランスとの平等な関係を望む穏健派ムスリムや、ナショナリズムに燃える急進的ムスリムも反発を抱くものとなった。その後もフランス政府はムスリムの状況を改革する努力を行わず、このため、1953年には穏健派だったアッバースも武装路線を打ち出し、ゲリラ戦争への準備が進んだ。