Френската инвазия в Испания вижда окупацията на няколко баски града, но Билбао не е сред тях. Първото открито въстание срещу Наполеоновото управление се състои на 6 август 1808 г., месец след битката при Байлен. Френските войски обсаждат и разбиват града, заедно със съседните градове Деусто и Бегоня на 16 август. От февруари 1810 г. градът е под командването на Пиер Тувено, генерал от френската армия и барон на империята, който е станал ръководител на военното правителство на Вискайя, което включва трите баски провинции. Тувено възнамерява да продължи напред с плана за пълно анексиране на баските провинции към Франция, но войната на полуострова и в крайна сметка битката при Витория прави тези планове невъзможни.
Гравюра, изобразяваща града през 18 век
Страната на баските е едно от основните места на битки по време на Първата карлистка война, гражданска война между привържениците на испанския регент Мария Кристина, известни като либерали, и тези на брата на покойния крал Карлос от Борбон, известни като карлисти. Карлистите са особено съсредоточени върху превземането на Билбао, либерален и икономически бастион в Северна Испания. Карлисткият генерал Томас де Зумалакареги се опитва да превземе града по време на обсадата на Билбао през 1835 г., но е ранен по време на битка близо до Бегоня и почива след известно време в гр. Зегама. На следващата година градът устоява на втора обсада, по време на която либералният генерал Балдомеро Еспартеро побеждава карлистите в битката при Лучана. Градът не е засегнат от Втората карлистка война, която се провежда предимно в Каталуния, но отново е важна част по време на Третата карлистка война; през април 1874 г. градът претърпява трета обсада, която продължава два месеца.
Въпреки войните, Билбао просперира през деветнадесети и двадесети век, когато се издига като икономически център на Страната на баските. През това време железопътната линия за първи път пристигна в града и е основана Банката на Билбао (която по-късно щеше да стане BBVA), както и фондовата борса в Билбао. Индустриите за производство на стомана процъфтяват със създаването на много нови фабрики, включително Santa Ana de Bolueta и Altos Hornos de Vizcaya през 1902 г. Градът е модернизиран с нови алеи и пътеки, както и с нови модерни сгради като сградата на кметството, болницата Басурто и театъра Ариага. Населението се увеличава драстично от 11 000 през 1880 г. на 80 000 през 1900 г. Възникват и социални движения, по-специално баският национализъм при Сабино Арана, който през следващите десетилетия ще се разрасне до Баската националистическа партия