دوره اسلامی
به دنبال حمله اعراب به امپراتوری ساسانی و پیروزی سپاه اسلام در نبرد جلولا در سال ۶۳۷ م تسخیر مناطق کردنشین آغاز شد. تسخیر کرمانشاه در فاصلۀ سال‌های ۶۳۷ م تا ۶۴۰ م در مجموعه نبردهایی اتفاق افتاد که به فرماندهی هاشم بن عتبه و جریر بن عبدالله بجلی انجام شد و طی آن شهرهای خانقین، بندنیجین (مندلی)، قصر شیرین، حلوان و کرمانشاه به دست اعراب مسلمان تسخیر شدند. از بلاذری نقل شده که «سعد جریر» در سال ۶۴۰ م به دینور حمله کرده و چون از فتح آن ناکام مانده راهی کرمانشاه شده و این شهر بدون نبرد به دست او افتاده‌است. همچنین در ۶۴۲ م شهر دینور نیز به صلح تسلیم سپاه اعراب مسلمان شد. با این وجود شهر کرمانشاه به دنبال حمله اعراب به امپراتوری ساسانی به کلی ویران شد و از جمعیت آن کاسته شد و در پی آن ساکنان این شهر به شهر دینور مهاجرت کردند. از اوایل قرن دوم هجری قمری بار دیگر گروهی از مردم در حاشیۀ رود قره‌سو سکونت گزیدند. از این شهر جدید در منابع با نام قرمیسین یاد شده که در دوران عباسیان به دلیل موقعیت استراتژیک خود یکی از چهار شهر مهم عراق عجم به حساب می‌آمده‌است.
در سال ۹۶۱ م حکومت کُردی حسنویان از سوی ابوالفوارس حسنویه در سرماج بنیان گذاشته شد که شهر قرمیسین نیز بخشی از آن محسوب می‌شد. این حکومت تا ۱۰۴۶ م که مهلهل ابن محمد عناز از طایفهٔ کُرد بنی عیاران شهر قرمیسین را فتح کرد تداوم داشت. با این وجود حملۀ تُرک‌های سلجوقی به حکومت هر دو سلسلۀ کُرد در کرمانشاه پایان داد.
در دوره سلجوقیان قلمروی حکومت به ایالت‌های مختلفی تقسیم شد و کرمانشاه به عنوان شهر ارشد ولایت کردستان بوده‌است. با این وجود کرمانشاه در سال ۱۲۲۰ م پس از حمله مغول به ایران بار دیگر ویران شد و آسیب‌های بسیاری دید. در ۱۲۵۷ م سپاه هلاکوخان که برای فتح بغداد می‌رفت کرمانشاه را نیز ویران کرد و ساکنانش را قتل‌عام کرد. در قرن هشتم نیز سپاه امیر تیمور به کرمانشاه یورش آورد. در توصیف شرایط آن زمان حمدالله مستوفی در کتاب نزهةالقلوب (نوشته‌شده به سال ۷۴۰ قمری برابر با ۱۳۳۹ میلادی)، شهر کرمانشاه را در شمار شهرهای کردستان آورده و نوشته‌است:
کرمانشاه، آن را در کتب قرماسین نوشته‌اند، از اقلیم چهارم است … شهری وسط بوده‌است، اکنون دیهی است و صفه شبدیز در آن حدود است و خسروپرویز ساخته و در صحرای آن باغ انداخته دو فرسنگ در دو فرسنگ، و …
صفویه
با تشکیل حکومت صفویان، کرمانشاه همچون دیگر شهرهای ایران تحت تسلط این حکومت درآمد. در زمان حکومت شاه اسماعیل صفوی، کرمانشاه به اشغال سپاهیان سلطان مراد آق قویونلو درآمد اما شاه اسماعیل با دوازده هزار قزلباش به جنگ وی رفت و موفق به بازپس‌گیری کرمانشاه شد. در سال‌های آغازین حکومت صفوی به دلیل جنگ و ستیز این حکومت با عثمانی، کرمانشاه گاه تحت تسلط صفویه و گاه تحت تسلط عثمانی بود. از عصر شاه صفی به بعد، خاندان زنگنه که تیولداران بخش اعظم منطقۀ غرب ایران بودند در کرمانشاه حکومتی تشکیل دادند و به قدرت رسیدند. شهر کرمانشاه در این دوره همچنان در مکانی میان پل کهنه و قلعه کهنه در حاشیۀ رود قره‌سو قرار داشت. پایان یافتن جنگ‌های میان ایران و عثمانی و انعقاد عهدنامۀ زهاب در ۱۷ می ۱۶۳۹ سبب شد تا کرمانشاه از عصر شاه صفی تا پایان دورۀ صفویه دورانی از آرامش را همراه با ترقی اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی سپری کند.
افشاریه
در سال ۱۱۴۳ هـ.ق. سپاهیان نادرشاه، سپاهیان عثمانی را شکست دادند و همدان، کرمانشاهان و آذربایجان را از وجود آنان پاک کردند. در عصر افشاریه به دلیل وجود توپخانهٔ نادری در کرمانشاه این شهر اهمیت نظامی پیدا کرد و به جبههٔ جنگ نادر شاه با عثمانی تبدیل شد. بعد از مرگ نادر شاه این شهر به دلیل وجود توپخانهٔ نادری در کانون توجه قدرت طلبان قرار داشت و درگیری‌هایی میان سرداران مختلف بر سر دستیابی به این شهر صورت گرفت که در نهایت کریم خان بر آن مسلط شد.
زندیه
در عصر زندیه کرمانشاه با وجود حکمران مقتدر خود الله‌قلی‌خان زنگنه اگر چه دورانی کوتاه توأم با آرامش را از سر گذراند، اما با مطرح شدن الله‌قلی‌خان به عنوان یکی از مدعیان قدرت و تلاش وی برای دستیابی به تاج و تخت سلطنت بعد از مرگ کریم خان، بار دیگر این شهر به میدان جنگ و ستیز مبدل گشت.
در سال ۱۷۵۳ میلادی شهر کرمانشاه که در آن زمان در درهٔ رود قره‌سو واقع شده‌بود، با حملهٔ نیروهای زندیه به‌طور کامل تخریب شده و جمعیت آن نیز به‌طور کامل تخلیه شد. ابعاد این تخریب تا اندازه‌ای بود که تا نزدیک به ۱۰ سال شهری به نام کرمانشاه وجود نداشت و منطقهٔ کرمانشاه نیز بدون حاکم‌نشین و حاکم بود. از سال ۱۷۶۲ میلادی با منصوب شدن الله‌قلی‌خان زنگنه به حکومت کرمانشاه از سوی کریم‌خان زند، به عنوان نخستین حاکم منطقهٔ کرمانشاه پس از دورهٔ ۱۰ ساله، ساخت دوبارهٔ شهر آغاز شد و کرمانشاه این بار در درهٔ رودخانه آبشوران در جنوب غربی مکان سابق احیا گردید. شهر جدید از به هم پیوستن چهار روستای فیض‌آباد، هوری‌آباد، برزه‌دماغ و چنانی شکل گرفت که به محله‌های شهر جدید تبدیل شدند.
قاجاریه
کرمانشاه از جمله مناطقی بود که در ابتدای سلطنت تُرک‌های قاجار به تصرف آقا محمدخان قاجار درآمد. در قرن نوزدهم بر اهمیت تجاری و استراتژیک کرمانشاه افزوده شد و کرمانشاه به عنوان مرکز کردستان ایران مطرح شد. هنری بایندر سیاح فرانسوی که در اواخر قرن نوزدهم از کرمانشاه دیدن کرده‌است، در سفرنامهٔ خود با عنوان «
در کردستان، در بین‌النهرین و پرشیا» که در سال ۱۸۸۷ به چاپ رسیده‌است می‌نویسد:
.... کرمانشاه با شهر سنه که در شمال آن واقع شده، عنوان حاکم‌نشین کردستان ایران را دارند.
سر جان ملکم اهمیت کرمانشاه را به عنوان بازاری برای تجارت بین ترکیه و ایران ذکر کرده‌است. سر جان مک‌دانلد کینر بیان می‌کند که در ۱۸۰۱ شهر در حال شکوفایی بود و حدود ۱۲۰۰۰ خانه داشت که جمعیتی بالغ بر حدود ۶۰۰۰۰ نفر را سکنی می‌داد.
دوران بعدی رشد و توجه به کرمانشاه در دوران قاجاریه بود که مورد توجه دوباره حکومت از لحاظ سیاسی و اجتماعی بود. در سال ۱۸۰۶ میلادی محمدعلی میرزا دولتشاه قاجار به حکومت کرمانشاهان منصوب و از خاندان کُرد زنگنه سلب حاکمیت شد. در این دوران بافت تاریخی شهر کرمانشاه شکل کنونی خود را پیدا می‌کند. پس از درگذشت محمدعلی میرزا دولتشاه فرزندش محمدحسین میرزا حشمت‌الدوله در سال ۱۲۳۷ هـ. ق به حکومت غرب و عراق عرب و عراق عجم از جمله کرمانشاهان منصوب شد.
