Вследствие очередной русско-турецкой войны, в 1768-1774 годах Черновцы были вновь заняты русскими войсками, но вскоре попали под власть Австрии. Австрийская императрица Мария Терезия, воспользовавшись поражением турок в русско-турецкой войне, в 1775 году аннексировала Буковину вместе с Черновцами.
Побывав в составе Молдавского королевства, Речи Посполитой, Османской империи и даже несколько лет под властью Российской империи – Буковина во все эти времена оставалась убогой, всеми забытой окраиной, а город Черновцы к концу XVIII века имел только две сотни хаток под камышовыми крышами и единственную непролазную в дождь улицу.
Резко все изменилось после присоединения Буковины в ранге герцогства к мощной Австро-Венгерской монархии. С самого начала австрийского господства город Черновцы стал центром всей Буковины – вначале военной администрации (1774-1786 гг.), затем гражданского управления; в 1786-1849 - Буковинского округа, входившего в состав Галичины.
Город начал расцветать в 1778 году, когда герцог Карл фон Энценберг был назначен главой военной администрации города и пригласил сюда много купцов, ремесленников, промышленников для того, чтобы они помогли развивать торговлю и производство.
Очень быстрыми темпами Черновцы разрастались и становились богатым городом-государством с собственными традициями, бытом, аурой, представляющий собой культурно-этнический анклав, разительно отличающийся от территории вокруг него.
Переход Буковины из турецко-балканской в западноевропейскую сферу влияния положительно сказался и на росте населения города Черновцы - уже в 1779 году в городе проживало 3,2 тыс. человек. Число жителей росло благодаря притоку немцев (учителей, торговцев, служащих), украинцев и поляков с Галичины, украинцев, румын, евреев из Буковины.
С 1786 года в Черновцах были учреждены две ярмарки, из которых особое значение имела двухнедельная Петровская ярмарка, начинающаяся в июле после Петрова поста, в праздник Св. Петра и Павла (проводились с 1 по 15 июля).
В 1783 году в Черновцах были созданы ремесленные цеха, в конце XVIII века началась развиваться промышленность. В начале XIX века была основана гимназия, построена церковь Св. Параскевы (1814-1862 гг.) и греко-католическая церковь (1825-1830 гг.). С 1832 году в городе Черновцы был установлен магистрат во главе с бургомистром.
В 1849 году Буковина была отделена от Галичины и стала автономной коронованной землей, а Черновцы - столицей автономии, воротами империи, ее визитной карточкой перед Восточной Европой и Азией.
В марте 1864 года Черновцы обрели полное местное самоуправление, были избраны первые члены городского совета, а первым автономным бургомистром был Яков Рыцарь фон Петрович (в 1846-1866 годах).
В XIX веке произошел резкий рост населения – если в 1816 году население города составляло 5 416 человек, то в 1890 году – уже 54 171 человек.
Такой рост был связан, прежде всего, с оживление экономического развития города, особенно в средине века, когда была построена паровая мельница, пивоварня, винокурня, мебельная фабрика, в 1850 году – создана торговая палата, а в 1877 году – торговая биржа. Большой вклад в развитие города внесла построенная в 1866 году железная дорога Черновцы – Львов.
Во второй половине XIX века в Черновцах были построены новые значительные сооружения – кафедральный собор (1844-1864 гг.), резиденция буковинского митрополита (1862-1882 гг.), армянская церковь (1869-1875 гг.), иезуитский костел (1893-1894 гг.), еврейская реформистская синагога (1873-1879 гг.).
Если до 1781 года в Черновцах была только одна народная школа (румынская), затем и немецкая, то к 1869 году было уже 6 школ с 26 учителями. Были основаны профессиональные школы – сельскохозяйственная, ткацкая, ремесленная, а в 1827 году – высшая теологическая, на основе которой в 1875 году был основан Черновицкий университет с тремя факультетами – православной теологии, философии и права.
Обучение в средних школах и в университете велось на немецком языке, с 1851 года в гимназии, как предмет изучения, ввели украинский язык, а затем и в учительской семинарии. В другой немецкой гимназии с 1896 года был основан украинский отдел. В университете существовали кафедры украинского и румынского языка и литературы, позже в городе были образованы 4 народные школы с украинским языком обучения.
Активизировалась украинская общественная жизнь, в 1869 году было образовано общество «Руська Бесiда», в 1870 году – общество «Руська Рада», а в 1875 году – студенческое общество «Союз».
В конце XIX века – начале ХХ века в Черновцах была построена электростанция, введен в действие электрический трамвай, в городе появились водопровод и система канализации, был построен городской театр (1904-1905 гг.) Город Черновцы обрел европейский вид и его часто начали называть «маленькой Веной», хоть такой вид имела только центральная часть
города.
Правительство Австро-Венгрии, озабоченное ростом могущества Российской империи, предпринимало шаги по искоренению русской культуры и проводило государственную политику украинизации славянского населения.
В мае 1910 года губернатор Буковины закрыл все русские общества и организации (русские бурсы для мальчиков и девочек, общество русских студентов «Карпаты» и общество русских женщин), при этом правительство конфисковало все имущество этих организаций, в том числе и библиотеку общества русских студентов.
К концу XIX века около трети населения города Черновцы составляли евреи, которые играли важную роль в экономической жизни города, основывая промышленные предприятия и банки, выступали спонсорами культурных мероприятий, внесли вклад в строительство комплекса зданий резиденции буковинского митрополита. В 1908 году в Черновцах состоялась первая международная конференция по языку идиш.
Характерной особенностью города Черновцы в конце XIX начале ХХ века было отсутствие вражды между разными народами и культурами и их гармоничное сосуществование.
В городе бок о бок жили представители самых разных национальностей – австрийцы, немцы, украинцы, евреи, румыны, поляки, армяне, чехи, венгры, русские старообрядцы липоване и многие другие. Однако, не смотря на такой сложный национальный состав, в городе Черновцы, как и по всей Буковине, никогда не возникало межэтнических конфликтов.
Даже простые жители города свободно говорили на 2-3 языках, а о том какая была веротерпимость, можно судить по внешнему облику города, в котором соседствуют храмы самых разных конфессий - православные и греко-католические церкви, римско-католические костелы, иудейские синагоги, лютеранские кирхи и т.п.
