В 1623 г. Багдад снова заняли персы, правившие им до 1638 г., когда город был отвоёван османской армией во главе с султаном Мурадом IV. Персидское владычество сопровождалось разрушением суннитских мест поклонения, которые османы затем отстраивали вновь. В середине XVII в. упадок Багдада достиг крайних пределов – наблюдатели определяли численность его населения в 15 тыс. человек. Нестабильное правление турецких пашей, сопровождавшееся мятежами янычар и бедуинов, в начале XVIII в. сменилось так называемой эпохой кюлеменов – правлением фактически независимой от Стамбула династии воинов-рабов, подобных египетским мамлюкам. Кюлемены смогли утвердить внутренний порядок, отразить персидские вторжения (осады Багдада Надир-шахом в 1737 и 1743 гг.), вели активное строительство, способствовали превращению Багдада в крупнейший центр караванной торговли. В 1831 г., после катастрофической эпидемии чумы, когда население Багдада сократилось со 150 до 30 тыс. человек, османы смогли вернуть Ирак под своё прямое управление. Яркой эпохой в развитии города стало правление губернатора Ахмеда Шефика Мидхат-паши (1869–1872 гг.), крупного османского государственного деятеля. При нём было налажено речное судоходство до Басры, был проведён телеграф, появились конка, современные школы, первые издательство и газета. Тогда же в ходе городского строительства были снесены остатки средневековых стен. Стратегическое значение региона резко возросло в начале XX в. в связи с планами строительства Багдадской железной дороги. В османскую эпоху в Багдаде сохранялось христианское присутствие, хотя и в весьма скромных масштабах. Космополитический характер населения Багдада предопределил высокий, по османским меркам, уровень веротерпимости. Городские районы были гомогенны по составу населения; существовали особые христианские и иудейские кварталы. Турецкий путешественник середины XVII в. Эвлия Челеби, описывая Багдад, упоминает о восьми церквах и трёх синагогах. Большинство багдадских христиан составляли несториане-ассирийцы; в Багдаде имела резиденцию одна из ветвей несторианских патриархов (багдадско-мосульская), чаще, впрочем, проживавших в Мосуле. Наряду с несторианской общиной заметную часть христиан составляли армяне, с XVI в. имевшие в городе свою церковь и иногда епископов. В XVI–XVII вв. Ближний и Средний Восток стал ареной активной деятельности католических миссионеров; в Багдаде в 1628–1701 гг. существовала миссия капуцинов; в 1632 г. было учреждено латинское Вавилонское епископство (с 1848 г. – архиепископство), юрисдикция которого распространялась на Месопотамию, Иран и Армению. Под влиянием католической пропаганды большинство несториан, в том числе обитатели Багдада, во второй половине XVI – начале XVII вв. перешли в унию с Римом, образовав так называемую Халдейскую церковь.