После смерти в 1535 году последнего Сфорца — Франческо II Мария Сфорца, Миланское герцогство вошло в состав испанских владений императора Священной Римской империи и короля Испании Карла V. Герцогский титул Карл V присвоил себе, а Милан оказался под управлением испанских губернаторов. Международное признание прав испанской короны на Милан и Ломбардию было закреплено в мирном договоре 1559 года, положившем конец Итальянским войнам между Францией, Испанией и Священной Римской империей. Испанское владычество продолжалось до 1706 года, и все эти годы Милан переживал экономический и культурный застой.
В то время как Милан терял свою независимость в другом северо-итальянском городе Тренто проходил Тридентский Вселенский собор — один из важнейших соборов в истории католической церкви, собравшийся в 1545 году для того, чтобы дать ответ движению Реформации и считающийся отправной точкой Контрреформации. Постановления Тридентского собора стал активно проводить в жизнь архиепископ Милана Карло Борромео, причисленный к лику католических святых как один из самых видных деятелей Контрреформации и инициатор реформы монашеских орденов.
Карло Борромео стал создавать вокруг Милана «Святые горы» — религиозные сооружения на вершинах холмов и гор, альтернатива святым местам Палестины, посещение которой в те годы становилось для европейских христиан затруднительным из-за непрерывных военных конфликтов с Османской империей. Интерьеры и убранство «Святых гор» состояли из скульптур и фресковой живописи, изображающие сцены из жизни Иисуса Христа, Богоматери и различных святых. В 2009 году в список Всемирного наследия ЮНЕСКО под номером 1068 был включен объект «Ансамбли Сакри-Монти (Святые горы) в Пьемонте и Ломбардии» — 9 групп часовен и других архитектурных объектов, созданных по инициативе архиепископа Милана Карло Борромео в качестве способа наглядного доведения католической доктрины до неграмотной в своей массе паствы.
После смерти Карло Борромео архиепископом Милана стал его двоюродный брат Федерико Борромео, который «принадлежал к тем редким во все времена людям, которые свои недюжинные способности, свое огромное состояние, все преимущества своего привилегированного положения, всю неукротимую энергию отдают на поиски добра и на служение ему. Жизнь его подобна роднику, который, выбиваясь чистым из скалы, никогда не застаивается и не мутнеет во время долгого пути через различные земли и таким же чистым впадает в реку».
Архиепископ Федерико Борромео известен как покровитель искусств и наук: благодаря ему в Милане была открыта для публики Амброзианская библиотека, названная в честь покровителя города 
Святого Амвросия, одна из первых публичных библиотек Европы. Библиотека была построена к 1609 году с огромными затратами из личных средств Федерико Борромео, который также принес в дар около 13 тысяч печатных книг и 14 тысяч рукописей. При библиотеке архиепископ Милана основал коллегию из 9 ученых: в их задачу входило изучение разных наук, причем каждый был обязан публиковать работы из той области, какую он взялся изучать; им предписывалось поддерживать связи с ученейшими людьми Европы, чтобы получать от них сведения о состоянии науки, о лучших книгах, выходящих в свет, и приобретать их.
В Амброзианской библиотеке книги были выставлены для обозрения публики, выдавались всякому, кто их требовал, причем читателям предлагались стулья, бумага, перья с чернилами для необходимых выписок. И это в то время, когда в известных библиотеках Италии книги не только не выставлялись, но были заперты в шкафах и вынимались оттуда лишь для того, чтобы дать возможность только бегло перелистать их, а об удобствах читателей никто даже и не помышлял.
При Амброзианской библиотеке Федерико Борромео основал в 1618 году Пинакотеку Амброзиана, передав в этот художественный музей свое частное собрание из 250 картин и скульптур известных ломбардийских, римских и венецианских художников. Эта коллекция стала служить обучению молодых талантов в Амброзианской художественной академии, открытой архиепископом Милана через 3 года.
В это же время в далекой от Милана Богемии началось антигабсбургское «восстание чешских сословий», положившее начало Тридцатилетней войне, затронувшей практически все европейские страны и государства. В армиях противоборствующих сторон свирепствовали неизменные спутники войны – болезни, которые из-за постоянных перемещений солдат и бегства мирного населения приводили к возникновению и распространялись массовых эпидемий. В 1629 году немецкие и французские войска принесли в Северную Италию бубонную чуму, эпидемию которой назвали «Великой чумой Милана».
Эта страшная трагедия в истории Милана описана в романе «Обрученные» итальянского писателя Алессандро Мандзони: «Итальянский солдат, состоявший на службе у Испании, этот злополучный пехотинец и носитель злосчастья вошел в Милан с большим узлом одежды, украденной им у немецких солдат. Он остановился в доме своих родственников в предместье Восточных ворот поблизости от монастыря капуцинов. По прибытии он тут же захворал и его снесли в больницу. Нарыв, появившийся у солдата подмышкой, привел к смерти на четвертый день. Санитарный трибунал Милана велел изолировать и не выпускать из дома всю его родню. Одежда его и постель, на которой он лежал в больнице, были сожжены. Двое служителей, которые ухаживали за ним, и монах, напутствовавший его, тоже заболели чумой через несколько дней. Солдат оставил ее семена вне больницы, и они не замедлили дать ростки. Первый, к кому пристала чума, был хозяин дома, где проживал солдат. Тогда все жильцы этого дома были по приказу Санитарного ведомства отправлены в лазарет, где большинство из них заболело, и вскоре умерли с явными признаками чумы».
Время от времени то в одном, то в другом городском квартале Милана кто-нибудь заражался и умирал. Но так как случаи эти были редки, то никто не догадывался об их истинном значении, и даже наоборот, у горожан все более крепла уверенность в том, что никакой чумы нет, что ее вообще никогда и не было. К тому же многие врачи высмеивали зловещие предсказания и грозные предупреждения Санитарного трибунала: у лекарей всегда были наготове названия самых обычных болезней для определения каждого случая чумы. Когда же Санитарный трибунал отдавал приказание сжигать вещи заболевших, запечатывал дома, отправлял людей целыми семьями в лазарет, «знать, купцы и простонародье» были убеждены, что все это ненужные и бесполезные придирки.
Испанский губернатор Милана обнародовал указ «чумы нет, решительно нет, никоим образом; запрещается даже произносить это слово» и приказал устроить общественные празднества по случаю рождения первенца испанского короля Филиппа IV, нисколько не беспокоясь и не заботясь о той опасности, которой было чревато столь большое стечение народа при таких обстоятельствах. После карнавала количество умерших во всех слоях населения, во всех частях города возросло внезапным скачком. Болезнь стала повальной, за короткое время почти не осталось дома, не зараженного чумой. В несколько дней количество больных в лазарете увеличилось с 2 до 16 тысяч, ежедневная смертность превысила 500 душ, а в самый разгар чумы она дошла до 3,5 тысяч.
При таких условиях, когда огромная, но единственная могила, вырытая по соседству с лазаретом, оказалась переполненной, и когда не только в лазарете, но и повсюду в городе валялись непогребенные трупы, которых с каждым днем становилось все больше, испанский губернатор Милана был вынужден признать, что не знает, что делать дальше. Неизвестно, чем бы все это кончилось, если бы не явилась чрезвычайная помощь в лице миланского архиепископа Федерико Борромео: «Когда почти все близкие ему люди погибли и родственники, высшие должностные лица, а также окрестные князья настаивали на том, чтобы он укрылся от опасности, уединившись в каком-нибудь монастыре, архиепископ отверг эти советы и дал отпор всем настояниям с той же твердостью духа, с какой он писал приходским священникам: «Будьте скорее расположены к тому, чтобы расстаться с этой бренной жизнью, чем с этой семьей нашей, с этими чадами нашими. С любовью идите навстречу чуме, словно к награде, словно к новой жизни, раз вы можете этим привлечь ко Христу хоть единую душу человеческую».
Федерико Борромео взялся в четырехдневный срок очистить Милан от трупов, а в восьмидневный — вырыть столько могильных ям, чтобы хватило не только для текущих нужд, но и на будущее. Он привлек к работе всех городских и окрестных священников, постоянно был с ними, чтобы поощрять и направлять их рвение, подгонял тех, кто работал с прохладцей, посылал новых занять места погибших собратьев. Архиепископ Милана отдал церкви и монастыри под лазареты и посещал их для утешения больных, обходил весь город, принося помощь несчастным, сидящим взаперти в домах, останавливаясь у дверей, под окнами, чтобы выслушать их жалобы, сказать в ответ слова утешения. Федерико Борромео «жил, целиком уйдя в самую гущу заразы и сам дивился тому, что вышел из нее невредимым и с победой». «Великая чума Милана» закончилась в 1631 году, за время эпидемии в городе погибло около 60 тысяч человек из общей численности населения в 130 тысяч, что привело к экономическому упадку Милана по сравнению с другими городами Италии и Европы.
Смерть бездетного испанского короля Карла II привела к началу войны за испанское наследство: французские Бурбоны и австрийские Габсбурги стали претендовать на испанский престол. Миланское герцогство, входившее в состав испанских владений, оказалось в центре боевых действий армий претендентов. Милан несколько раз оккупировался то французскими, то австрийскими войсками, пока в 1706 году окончательно не был захвачен Евгением Савойским. Этот выдающийся полководец своего времени провозгласил себя губернатором Миланского герцогства, а Милан на 90 лет попал под австрийское правление.
Во время французских революционных войн Милан в 1796 году был оккупирован французской армией и позднее провозглашен столицей Итальянского королевства, в состав которого вошло большинство бывших австрийских владений в Северной Италии. Королем новообразованного государства провозгласил себя Наполеон, который в 1805 году короновался в Миланском соборе Железной короной Ломбардии, состоящей из внешнего золотого обруча и внутреннего железного обруча, который по преданию выкован из гвоздя от креста распятия Иисуса Христа.
По завершении Наполеоновских войн Милан вернулся под австрийское владычество, но стал одним из главных центров Рисорджименто — национально-освободительного движения итальянского народа против иноземного господства и за объединение раздробленной Италии. После создания в 1861 году объединенного королевства Италия Милан даже претендовал на статус столицы государства.
За свою многовековую историю Милан перенес 44 осады, его завоевывали 38 раз, дважды стирали с лица земли. Но раз за разом миланцы упрямо возводили крепостные стены, заново отстраивали дома и к дню сегодняшнему превратили свой город в финансово-экономическую столицу Италии и в один из мировых центров моды.
