После смерти Фридриха II Штауфена Болонья стала играть ведущую роль почти во всей области Романья, однако именно с того времени начинается период постоянных гражданских войн и внутренней борьбы за власть, что привело к ослаблению общины и подчинению города папскому престолу. Особенно острой во второй половине XIII в. была борьба между партиями гвельфов и гибеллинов, которые возглавляли влиятельные фамилии Джеремеи и Ламбертацци. Эта борьба окончилась в 1274 г. победой Джеремеи и изгнанием 12 тыс. сторонников Ламбертацци из города. В XIII в. религиозная жизнь Болоньи ознаменовалась появлением в городе представителей новых монашеских Орденов, в первую очередь, францисканцев и доминиканцев. Франциск Ассизский посетил Болонью в 1220 г., между 1220 и 1224 гг. в Болонье проповедовал Антоний Падуанский. В то время здесь существовало уже два францисканских монастыря. Католический святой Доминик провёл в Болонье последний год жизни (1220–1221 гг.), он был с почестями погребён там епископом Генрихом. Коммуна и сенат Болоньи сыграли большую роль в канонизации Доминика в 1222 г. К XIII в. относится также появление в городе орденов августинцев, кармелитов и доминиканок. В начале XIV в. верховную власть в городе захватил банкир Ромео Пеполи, однако в 1321 г. он лишился её и был вынужден провести остаток жизни в изгнании. Несколькими годами позже коммуна Болоньи обратилась за покровительством к авиньонскому папе Иоанну XXII. В 1326 г. сюда прибыл папский легат кардинал Бертран Пуже (итал. Бертрандо дель Поджетто), выстроивший в городе новую крепость, которая должна была стать военной опорой новой папской власти. Однако действия папского легата привели к открытому вооружённому восстанию против него (1334 г.), кардинал был вынужден бежать во Флоренцию. Папа Бенедикт XII намеревался лично прибыть в Болонью и устроить там свою резиденцию, но этому воспрепятствовал Таддео Пеполи, захвативший власть в 1334 г. Годы его правления стали периодом относительного мира и спокойствия в Болонье, он даже смог передать власть по наследству своим сыновьям Джованни и Джакомо, но они не справились с управлением и в 1350 г. продали синьорию Джованни Висконти из Милана, который назначил в качестве подеста своего незаконного сына Джованни д'Оледжо. В 1360 г. тот, не способный навести в городе порядок, передал Болонью в руки папского легата кардинала Альборноса, утвердившего свою власть силой лишь через четыре года. В 1376 г. восставшие против власти папских легатов горожане возобновили прежнее коммунальное правление, однако тут же началась борьба за власть между различными партиями и группировками, в результате которой синьорию захватил на некоторое время Джованни I Бентивольо. Папская власть была восстановлена при Иннокентии VII (1404–1406 гг.), назначившем своим легатом в Болонье Бальтазара Косция. С 1406 г. тот правил здесь как полноправный владыка, никак не согласовывая свои действия с папой Григорием XII (1406–1415 гг.). В 1409 г. Бальтазар Косций поддержал избранного в Пизе антипапу Александра V и получил от него подтверждение своих прав папского легата в Болонье. В 1410 г. Александр V перебрался в Болонью, намереваясь сделать её своей резиденцией, но скоропостижно скончался (вероятно, отравленный Бальтазаром Косцием). На его место папой был избран сам Бальтазар Косций (антипапа Иоанн XXIII, управлявший католической церковью из Болоньи до своего низложения Констанцским собором в 1415 г.).