Со второй половины X в. Болонья стала объектом политических интересов архиепископа Равенны, с одной стороны, и маркграфов Тосканы – с другой. В этот период город получил защиту от императоров Священной Римской империи и назначаемых ими графов. Сведений о церковной жизни в Болонье до середины X в. сохранилось немного, имена епископов известны из списка XIV в. Список епископов Болоньи (до середины XI в.): св. Зама, начало IV в.; св. Фаустиниан, около 343 г.; Домициан; Иобиан; св. Евсевий, 378 и 381 гг.; Евстихий (Евстаксий), до 397 г.; Феликс, 397 – около 430 гг.; св. Петроний, около 430 – около 450 гг.; Марцелл; Парфений; Юлиан I; Геронтий; Теодор I (Феодор); Луксорий; Тертуллиан; Локунд; Теодор II (Феодор); Климент; Пётр I; Герман; Константин; Юлиан II; Деусдедит; Юстиниан; Луминос; Доннин; Виктор I, 679 г.; Елисей, 716 г.; Гауденций, 730 г.; Клариссим, 732 г.; Барбат, 736 г.; Роман, 752 г.; Пётр II, 776 г.; Виталий, 789 г.; Теодорих, 814, 825 гг.; Христофор, 827 г.; Мартин; Пётр III; Урс; Иоанн I, 881 г.; Маимберт, 884 г.; Иоанн II, до 905 г.; Пётр IV, после 905 г.; Иоанн III, 946 г.; Адальберт (Альберт), 955–983 гг.; Климент II; Иоанн IV, 997–1017 гг.; Фругерий, 1019 г.; Адальфред (Альфред), 1031–1055 гг. В XII в. Болонья добилась независимости от имперской власти, в 1115–1116 гг. город получил статус коммуны, во главе которой стояли три консула. В 1123–1174 гг. коммуна постепенно распространяла свою власть над прилегающей территорией (контадо). Вместе с тем на Соборе в Гуасталле (1106 г.) церковь Болоньи была выведена из-под юрисдикции архиепископа Равенны и вновь была ему подчинена папской буллой в 1118 г. Болонья принимала участие в составе Ломбардской лиги в борьбе итальянских городов с императором Фридрихом I Барбароссой (1152–1190 гг.), который стремился восстановить императорскую власть в Италии. Коммуна поддержала папу Александра III против антипап Виктора IV (1159–1164 гг.), Пасхалия III (1164–1168 гг.), Каллиста III (1168–1178 гг.) и Иннокентия III (1179–1180 гг.), сторонников Фридриха I Барбароссы. После установления мира между папой и императором в 1177 г. епископ Болоньи, как один из влиятельнейших прелатов Италии, сопровождал папу Александра III в Венецию ко двору Фридриха I Барбароссы. К этому времени Болонья достигла своего наивысшего экономического расцвета, о чём свидетельствовали работы по благоустройству города в конце XII – начале XIII вв. Кроме нового кафедрального собора в 1200–1203 гг. был выстроен Дворец коммуны, ставший центром административного управления. В XIII в. изменилась структура городского управления, вместо коллегии трёх консулов коммуну возглавил подеста (высшее административное лицо, избираемое не из числа граждан Болоньи), что диктовалось стремлением положить конец борьбе за эту должность между представителями различных группировок местной аристократии. В 1256 г. коммуной был принят «Райский акт» – постановление об освобождении сервов (зависимых крестьян) контадо от личной зависимости. Болонья сыграла одну из ведущих ролей в войне итальянских коммун против императора Фридриха II Штауфена (1212–1250 гг.). В 1249 г. болонцы разбили армию Фридриха II Штауфена у Фоссальто и взяли в плен его незаконнорождённого сына Энцио, назначенного отцом правителем Центральной и Северной Италии. Остаток жизни Энцио (ум. в 1274 г.) провёл в заключении во Дворце коммуны в Болонье.