Από το 1430 έως το 1912, το Μέτσοβο και όλη η Βόρεια Ελλάδα βρίσκονταν κάτω από την οθωμανική κυριαρχία. Το Μέτσοβο αρχικά ανήκει στο σαντζάκι (διοικητική περιφέρεια) των Τρικάλων και, από τα μέσα του 19ου αιώνα, εντάσσεται στο πασαλίκι των Ιωαννίνων.
Κατά την περίοδο αυτών των πέντε αιώνων, η βλαχόφωνη ορεινή κοινωνία του Μετσόβου συμμετέχει στην οικονομική ζωή της αχανούς αυτοκρατορίας, καταβάλλοντας φόρους στην κεντρική διοίκηση και αναπτύσσοντας εμπορικές σχέσεις με ένα ευρύτατο δίκτυο πόλεων, το οποίο περιλαμβάνει την ίδια την Κωνσταντινούπολη αλλά και υπερβαίνει τα σύνορα του οθωμανικού κράτους. Ταυτόχρονα, το Μέτσοβο αποτελεί αναπόσπαστο μέρος της οθωμανικής διοικητικής και στρατιωτικής οργάνωσης, κάποτε μάλιστα ως έδρα Οθωμανών αξιωματούχων.
Το 1864-67 χτίζεται το κάστρο του Μετσόβου που στεγάζει οθωμανική διοίκηση και στρατιωτική φρουρά και περιλαμβάνει τζαμί.