सन 1517 से, ऑटोमन नियंत्रण के दौरान, बैसिलिका के नियंत्रण को लेकर कैथलिक व ग्रीक ऑर्थोडॉक्स चर्चों के बीच विवाद चलता रहा. सोलहवीं सदी के अंत तक, बेथलहम येरुशलम जिले के सबसे बड़े गांवों में से एक बन चुका था और उसे सात भागों में उप-विभाजित किया गया था। इस अवधि में अन्य नेताओं के अतिरिक्त बास्बस परिवार (Basbus family) ने बेथलहम के प्रमुखों के रूप में अपनी सेवा दी.

बेथलहम गेहूं, जौ और अंगूर पर कर चुकाता था। मुस्लिम और ईसाई पृथक समुदायों के रूप में व्यवस्थित थे, जिनमें से प्रत्येक का अपना एक नेता था; सोलहवीं सदी के मध्य-काल में पांच नेता इस गांव का प्रतिनिधित्व करते थे, जिनमें से तीन मुस्लिम थे। ऑटोमन के कर-रिकॉर्ड बताते हैं कि ईसाई आबादी थोड़ी अधिक समृद्ध थी या अंगूर के बजाय अनाज अधिक उगाया करती थी, जो कि एक अधिक मूल्यवान पदार्थ था।

सन 1831 से 1841 तक, फिलिस्तीन मिस्र के मुहम्मद अली राजवंश के अधीन था। इस अवधि के दौरान, यह शहर एक भूकंप तथा साथ ही सन 1834 में मिस्र की सैन्य-टुकड़ियों द्वारा एक मुस्लिम भाग के विनाश, जो संभवतः इब्राहिम पाशा के एक कृपापात्र वफादार की हत्या के बदले के रूप में किया गया था, की घटनाओं से प्रभावित हुआ। सन 1841 में, बेथलहम पुनः एक बार ऑटोमन शासन के अधीन आ गया और प्रथम विश्व युद्ध के अंत तक इसी के अधीन बना रहा. ऑटोमन शासकों के अधीन, बेथलहम के निवासियों ने बेरोज़गारी, अनिवार्य सैन्य सेवा और अत्यधिक करों का सामना किया, जिसका परिणाम सामूहिक उत्प्रवास, विशिष्टतः दक्षिणी अमरीका की ओर, के रूप में मिला. 1850 के दशक के एक अमरीकी मिशनरी ने 4,000 से कम आबादी की जानकारी दी है, ‘जिनमें से लगभग सभी ग्रीक चर्च से संबंधित थे’. उन्होंने यह टिप्पणी भी की है कि ‘जल की जानलेवा कमी है’ और इसलिये यह कभी भी एक बड़ा नगर नहीं बन सका.

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ऑटोमन और मिस्र का युग