臺灣的信史則大約從1624年荷蘭東印度公司展開統治開始。目前有明確文獻記載且能考證時間點者,最早可上溯至1582年7月兩位西班牙人神父與一位葡萄牙人耶穌會士因風擱淺臺灣75天時所寫的三篇文字記錄。
15、16世紀,歐洲國家對外擴張勢力,開闢往東亞的新航路,發現美洲新大陸,縮短了亞洲與歐洲的航行距離,世界從此進入大航海時代。在海權爭霸國際環境下,臺灣進入歷史時代。17世紀初,除了一些零星的琉球人、漢人、海盜遊走進出於臺灣之外,西方重商主義國家也開始注意臺灣。此時遠東海面已成為歐洲三國角逐的形勢:租得澳門的葡萄牙、殖民菲律賓呂宋島的西班牙、據有爪哇的荷蘭,在遠東海面展開商業和殖民的競爭。
荷蘭人在遠東的商業目的原以明朝為重要對象,但因受制於葡萄牙人的競爭和明帝國的抵制,荷蘭人只好轉向澎湖,先後在1604年、1622年兩度進占澎湖。但因澎湖為大明帝國領土,所以明政府亦兩度派兵驅離荷蘭人。1604年沈有容出兵澎湖驅逐荷蘭人,歷經8個月不分勝負,荷蘭終而議和。在議和訂約中,明政府要求荷蘭退出澎湖,如果退出澎湖,去占領對面的「化外之島」臺灣,明政府則無異議。經此議和,荷蘭人遂在1624年進入南台灣,建「奧倫治城」,後又改建為熱蘭遮城。後因郭懷一事件,於1653年建普羅民遮城。
荷蘭人統治臺灣的第3年(1626年),西班牙也自菲律賓馬尼拉派兵占領臺灣北部。他們先後佔據雞籠、滬尾一帶,並建造聖多明哥城,與南部的荷蘭人展開殖民與商業競爭,但情況不佳。此外,西班牙統治者在金山、三貂角(San Diego)等地都建有天主教教堂,試圖向原住民傳教。西班牙神父也研究原住民語言,著有《臺灣島淡水語詞彙》(西班牙語:Vocabulario de la lengua de los Indios Tanchui en la Isla Hermosa)。1642年荷蘭人趕走西班牙人,佔領了二城。
荷蘭統治臺灣前後共約38年。其極盛時(1650年)的統治範圍包括嘉南平原為主的地區,北部的西班牙殖民地二城和以及今臺東沿海一帶。荷蘭人對原住民族(福爾摩沙人)採取安撫、鎮壓、教化兼施的方式治理,採行「地方會議」(Landdag)制,從各村選出長老,每年集會以宣導荷蘭當局時政措施,地方會議分北路、南路、淡水和卑南四區,長老須向荷蘭當局宣誓效忠,擁有荷蘭當局授予的藤杖後在社內行使司法權。荷蘭人還廣泛宣傳基督新教的加爾文教派,在傳教同時推廣文教工作,新港文書是為其範例之一。
當時,移居臺灣的漢人也已有一定數量,也有部分漢人被招募來臺開墾。漢人在很多方面扮演輔助荷蘭人統治的角色,包括擔任「社商」(包稅商)等荷蘭東印度公司利用競標方式將某社的商業交易權外包給出價最高者,並且分四季向社商收稅,藉以增加財政收入,稱為「贌社」。但因為賦稅沉重、人民無土地所有權,田地均為王田,歸荷蘭國王所有,導致部分臺灣人民對荷蘭統治者時有不滿。1652年,因甘蔗減產與人頭稅加重,爆發了郭懷一事件。此外,1629年與1636年也分別發生麻豆溪事件與蕭壟事件兩次大型的福爾摩沙人原住民族反抗活動。
經濟方面,荷蘭人引進了許多新物種,包括芒果、釋迦、甘藍菜、大豆、胡椒、菠蘿蜜、呂宋菸草、豌豆、蕃茄等等,同時也引進了黃牛。當時荷蘭人所使用的土地面積單位「摩爾亨」(Morgen),相當於「甲」,一直沿用至今。此外,荷蘭人在臺灣發展貿易,並以臺灣作為轉口站,臺灣成為明朝、日本、南洋、歐洲等地的貨物集散中心。此時的臺灣已躍入以出口貿易為導向的海洋貿易體系,有別於傳統中國自給自足的封建式小農經濟。不過,荷蘭人在臺灣的統治畢竟是剝削式的統治,1650年左右,荷屬東印度公司在臺灣的每年淨收入約40億荷幣(約4噸黃金)。
事實上不只台灣,宗主國對殖民地的統治都是如此,將稅收目標分配給在地的領袖去課徵,若因稅負太重引發反抗宗主國再派兵鎮壓,實際管控殖民地的除了軍隊外,就是與宗主國合作的當地仕紳負責徵稅與秩序維持,跟現在與軍警直接維持社會秩序有著極大的差異。