Во время австро-венгерского правления Вениамина фон Калая (1883–1903) экономика Боснии и Герцеговины интенсивно развивалась. Были построены железные дороги, основаны банки, открыты деревообрабатывающие заводы и табачные фабрики. Однако росло и недовольство политикой Калая, установившего полуколониальный режим, опиравшийся на бюрократические кадры, которые прибывали из Австро-Венгрии. Кроме того, Босния и Герцеговина все более оказывалась в центре соперничества между хорватами и сербами. Австро-венгерская администрация препятствовала связям провинции с Хорватией и поощряла региональные национальные чувства.

Борьба за Боснию и Герцеговину достигла своей кульминации в 1903 с приходом на трон в Сербии Петра I Карагеоргиевича. В обстановке растущего сербского национализма Австро-Венгрия аннексировала в 1908 Боснию и Герцеговину, поставив Европу на грань войны.

Еще до аннексии контроль за сербским националистическим движением в Боснии и Герцеговине стал постепенно переходить от консерваторов к радикалам. Более молодое поколение сербских националистов хотело осуществить объединение с Сербией, используя в числе других методы террора. Террористам, которым оказывала помощь сербская военная разведка, после провала ряда покушений на австро-венгерских чиновников удалось в июне 1914 убить эрцгерцога Франца Фердинанда. Это политическое убийство в Сараево подтолкнуло Австро-Венгрию к объявлению войны Сербии и развязало Первую мировую войну.

Во время Второй мировой войны Германия и ее союзники разделили Югославию на несколько областей, включив Боснию и Герцеговину в состав независимого государства Хорватия, сателлита оси, возглавлявшегося фашистским движением усташей. Этот период характеризовался преследованиями сербов усташами и убийствами мусульман сербскими четниками.