1897年11月1日“巨野教案”发生后，德皇威廉二世表示，中国人终于给我们提供了梦寐以求的纠纷口实，决定立即出兵。11月6日，德皇威廉二世命令在上海的德国远东舰队司令棣利斯“立即开往胶州，占据该地，并威胁报复，积极行动”。他声言：德国占领胶州湾的行动，上千的德国教民将扬眉吐气，当他们知道德皇的战舰在他们跟前，几百个德国商人将欢欣鼓舞；希望全世界人民从这件事上得出这个教训，即“逆我者亡”。10日，德国远东舰队司令棣利斯从上海率“开士”号、“晚蔡司”号、“康茂冷”号3艘军舰向胶州进发，13日下午抵达胶州湾。清军守将章高元发现后，派人前去探询。德国舰队司令谎称“来此游历”。章高元信以为真，当晚清守军未做丝毫戒备。
14日清晨，全副武装的德国海军陆战队官兵700余人，以借地操演为名，分乘小舢板在栈桥西岸登陆。上岸后分兵出击，一部分抢占清军大营后的山头；一部分包围总兵大营和泥洼营房，并切断各军营的电讯联系；一部分占领前海沿的清军炮台，拔掉清军旗帜，换上德军旗帜，另百余人直奔小鲍岛附近的火药库。同时，德国军舰扼守了胶州湾口。仅数小时，
青岛各要塞隘口全部落于德军手中。上午11时左右，德军登陆部队给清守军送去了最后通牒：“限三点钟将驻防兵勇全行退出女姑口、崂山以外，只允带火枪一项，其余火炮概不准带，以48点钟退清为限，过此即当敌军办理。”德军的侵略行径，激起了
青岛民众和清军将士的愤慨，纷纷要求立即还击。清军虽数量上超过德军，但弹药严重不足。德国侵略军硬逼退军，并且不准携带弹药。章高元亲往面见棣利斯，反复争辩，德军坚持不允。棣利斯坚持下午三点钟德军必须进驻清军营房。章高元急电山东巡抚李秉衡和北洋大臣王文韶，请求定夺。在德军的威逼下，章高元“恐兵端自我而开，开获办理不善之咎”，遂于当日中午下令把军队全部撤至四方村，炮台、营房、仓库全部交给了德军。于是棣利斯发布布告，“宣言占领胶州湾及其附近一切海岛与属地”。
为进一步对中国施加压力，德皇11月15日又决定派遣3艘军舰组成第二舰队，由其胞弟、海军大将亨利亲王率领来华。
清廷奉行投降主义外交路线，连电指示章高元部：“德国图占海口，蓄谋已久，此时将借巨野一案而起，度其情势，万无开仗之理”。德军遂得寸进尺，步步紧逼。他们破坏清军电线使清军失去联络，在
青岛前后各山设卡密搜。在清廷“不准开仗”的指示下，章高元怕开战“获罪滋重”，严加约束军队。16日下午，清廷电令章高元“唯有镇静严扎，任其恐吓不为之动。断不可先行开炮，致衅至我启。”章高元遂从四方转移到沧口。19日上午9时，数百名德军又至沧口逼清军再退。因没有满足德军的要求，德军便强行解除了章高元亲兵的枪械，随即将章高元劫持到德国军舰上扣留达半月之久。
驻守清军“全军公愤，非战不可”，但在清廷旨意下，终未抵抗，只是节节退让，甚至听任德人枪炮齐施，使清兵伤亡多人。12月3日，章高元被德军释放，回到清军大营后即遵上谕“拔营后沿途如遇德人，须约法三章，彼此礼让，不准妄动”，率部匆匆撤往烟台。仅半个多月的时间，德军就把清军全部赶出了
青岛，
青岛陷于德军手中。
11月20日，中德两国就德军侵占胶州湾一事在北京进行谈判。德方先以“巨野教案”为由，提出罢免山东巡抚、赔偿被毁教堂、抚恤被害传教士、中德合资筑路开矿、赔偿兵费、保障教堂以后平安等六项要求，却避而不谈胶州湾问题。后续舰队抵达中国后，德方又立即推翻六项协议，直接提出租借胶州湾为军港、租期99年的要求。 1898年1月27日，德皇敕令胶州湾占领地由德国海军部管理。2月11日，德国亨利亲王率领第二批舰船抵达胶州湾。在德国军事压力下，3月6日清廷派李鸿章、翁同騄与德国驻华公使海靖在北京正式签订了中德《胶澳租界条约》。主要内容有：（一） 德国租借胶州湾租期99年；（二） 准德国在山东境内修两条铁路，其一由胶澳经潍县、青州、博山、淄川、邹平等处至济南，其二由胶澳经沂州、莱芜至济南；（三） 德国在铁路沿线30里内享有开矿权；（四） 今后山东省内无论开办何项事务，或需外资，或聘外人，德人有优先权。条约保证德国在99年的租借期内，对胶州湾地区享有完全的主权。若德人在期限未满前将胶州湾交还中国，可得到一切开支费用的赔偿，还可无条件地得到另一合适的港湾。条约在胶州湾租借地以外，又划定了保障德国军队行动权利的“中立地”，支持德人在中国的军事扩张。工程的优先承办权，使德国得以操纵山东全省的经济命脉。
1898年7月17日，中德《胶澳租界条约》在德国柏林批准交换。随后，中德两国于8月22日签订《胶澳租地合同》，10月6日签订了《胶澳潮平合同》及《胶澳边界合同》，作为履行中德《胶澳租界条约》的具体约章。租借地区域包括即墨、胶州的部分区域，陆上从崂山湾东半岛东北角起，经崂山中部沿白沙河到女姑口，再往西包括阴岛、红石崖，胶州湾西部从黄岛到薛家岛，包括今
青岛市内四区全部及崂山区、城阳区、胶州市、胶南市和黄岛区的部分土地，即整个环胶州湾区域，称胶澳租界（又称胶澳，即胶州湾）。其租界南北长度自北纬35°53′30〃起至36°16′30〃止，东西宽度自东经120°8′30〃起至120°37′40〃止。胶澳的陆地面积及所属25个岛屿的面积，合计551.753平方公里；领海面积即团岛岬以西的胶州湾全部海域为界，计560平方公里；另有
青岛湾海域面积16.5平方公里。胶澳全部陆海总面积1 128.253平方公里。另外划定胶州湾潮平周围100里为中立地带，主权仍归中国，但准德军随时来往。
1898年4月21日，德国政府宣布设总督府对胶澳实行“保护”，又称胶澳为“胶州”。总督府置于海军部管辖之下，首脑是胶澳总督，由海军将领担任，其待遇与德国非洲殖民地总督相同，拥有很宽泛的职权。自1898年4月任命海军大校罗绅达为首任胶澳总督，后更换9次均为海军大校。德人先后建造了总督府和总督官邸。1906年1月总督府落成，总督由原清总兵衙门移此办公。
在租借地内，除邮政、司法官吏直接受德国本部管辖外，其余均受总督指挥，总督在租借地可以发布各种命令。总督之下设军政、民政、经理、工务四部和参事会。军政部掌管军事。民政部掌管行政，其性质与后来的市政府基本相同，唯财政与市政建设直隶总督而不受民政部管辖。民政部下辖警察局、港务局、码头局、土地局、林务局、华人政务局、户籍局和鸦片局等。此外，学校、测候所、屠兽场等也由民政部直辖。经理部（又称度支部或财政部）兼管军民各种财务事项。工务部掌管公用事业及土木工程。
1899年3月13日设立的参事会是总督的咨询机关。参事会的成员，除德胶澳总督外，尚有海军参谋长、民政部长等官员，此外还吸收4名德国商民为董事参加该会。为了收卖华人上层人士，德国当局在组织参议会时吸收华商参加。1902年颁布《中华商务公局章程》，由中国商绅代表人物为董事组成商务公局，以便调处一些商务及民事。1910年8月，德人从同乡会组织齐燕会馆、三江会馆、广东会馆中物色4名华人董事参加参议会，辅助他们实行统治。
1899年10月12日，德皇威廉二世命胶澳租借地（原称“胶州保护地”）分为内外界，即
青岛、李村两个辖区。内界即租界内的市区，称
青岛区，分为九小区，即
青岛、大鲍岛、小泥洼、孟家沟、小鲍岛、杨家村、台东镇、扫帚滩、会前。其余为外界，称李村区，辖村庄274个。由于码头、交通设施、商业设施、居民建筑的兴起，市区建设迅速发展，基本连成一片，初具规模。
青岛、李村两个辖区均设区役所（又称区署），设区长1人，由德人担任，受民政部长领导。区役所内设小区和村庄。新市区被命名为“
青岛”，其范围仅限于今市南区大部分和市北区一部分，
青岛作为一个城市政区的名称首次出现于记载。
1900年2月，德国人开始制定
青岛的城市规划，确定
青岛的城市性质为军事基地、进出口贸易自由港、殖民地行政经济中心。1910年，德国人又制定了《城市扩张规划》，进一步明确
青岛的城市性质为重要繁荣的商业中心，初步形成了南北狭长的带状城市。
1900年，德人为维护统治秩序，推行殖民歧视政策，规定前海滨海一带为外国人居住区，大鲍岛和埠头区为华人（主要是工商界人士）经营、居住区，而居住条件很差的台东、台西一带成为中国劳动人民的聚居区。德人将
青岛区的许多马路以德国人名、地名命名，中国人居住区的街道则命以中国地名。后随着工商经济发展、人口增加，以及清朝贵族和绅富的迁居，1910年德人取消了欧人、华人分区居住的规定。
德人在租借地内设立了巡捕房等，由德国警察、海军部队等执行巡逻任务。他们网罗一些汉奸组成小分队，配合德人巡捕迫害中国民众。胶澳总督府对西方人的讼事处置慎重，按德国法律行事；另在
青岛、李村两区设官署专理中国人诉讼，对触犯德国当局法律的中国人，德国侵略者经常是严刑拷打，有的刑具是灌铅的鞭子和带刺的竹板，致使犯人皮开肉绽。德人严厉收缴中国人手中的火枪、腰刀等武器，甚至把中国人作为“枪靶”任意射杀，依此训练德国军队。德人统治17年间，颁布各种管理中国人的条令法规达188种之多。胶澳总督府还建造了牢固的监狱，从德国运来断头机，把敢于反抗他们侵略暴行的中国人严加囚禁，强制其作苦工，或处以死刑。为确保胶州湾租借地的安全，胶澳总督府先后在团岛、汇泉角、太平山、
青岛山、湛山、贮水山、海泊河口等地修筑炮台，配置重炮、野炮，加强防御，强迫众多中国劳工修筑各种军事设施，遭伤病的、被防泄密灭口的不计其数。
在义和团运动和辛亥革命时期，德人都由
青岛出兵，干涉中国政局，维护其在华权益，镇压中国人民的反帝反封建斗争。
德人占领
青岛后，加速了政治扩张和经济掠夺的步伐。立足脚跟后，德人强行禁止中国人私自买卖土地，凭借帝国主义强权把持了地丁册籍等资料，以低价强迫租借地内的农民出卖耕地，然后高价卖出，从中获利。从1898年1月起，在不到3年的时间内便强卖了1.4万亩，加上被强占的大量官地和原清军征用的土地，胶澳总督府从中牟取了暴利。
1898年9月2日，德国宣布胶澳为自由港，向世界各国开放，货物可以免税进出。1899年7月1日设胶海关，德人阿里文任税务司。1899年在胶州湾东岸开始筑港，历时7年，耗资5 000多万德国马克，于1906年建成一个包括大港、中港、小港在内的设备完善的近代化的
青岛港。大港是
青岛港的主体，防波堤内筑有三座码头，码头上建有可用先进设备装卸货物的仓库。各码头上都有铁路与胶济铁路相连通。中港是为大港服务的一个工作港。小港设备简单，专门泊靠民船。
1899年6月1日，德华银行等14家德国企业在柏林组建德华山东铁路公司，在德国政府支持下着手筹备修筑胶济铁路，9月23日从
青岛正式动工。1904年6月1日，胶济铁路全线通车，总长394.6公里，另有张店至博山的支线长38.87公里。1900年德华山东铁路公司还在四方建立了机车车辆修理厂。1899年10月德人创立德华矿务公司。德国人利用胶济铁路向山东内地扩大影响，把舶来品运往山东各地，又把山东的土特产掠往海外。德国人把铁路修往矿产资源丰富的山东腹地，霸占矿区，掠夺煤、铁等重要矿业资源，排挤中国民族资本经营的矿业。1901年8月
青岛至德国航线开通，这是
青岛的第一条远洋航线。
德国当局除修筑港口、铁路外，还大力进行城市基础设施建设，修建了自来水系统、民用电话网、邮政设施、排水系统等。十几年间，兴建了上百个较大建筑项目，其中房屋几十万平方米、市内公路总长约8万米、郊区公路总长约21万米。德人还围绕对
青岛的开发，投资兴办了一些配合港航贸易和城市生活所需的工业企业，经营了造船厂、发电厂和屠兽场等。造船厂初办于1900年，1905年由
青岛湾迁往中港，当时建有一座1.6万吨的浮船坞，具有先进的生产能力，至1913年共造各种船舶20多艘。发电厂初由德国企业主经办，后被德国当局收买，改为官营。屠兽场是一个设施先进的专业屠宰企业，同时履行当局所授予的检疫职能。德华缫丝公司建于1901年，采用新式机器缫制质量精良的柞蚕丝，后因成本过高难以为继而破产。啤酒厂建于1903年，德英合资以德资为主，利用
青岛的矿泉水生产优质啤酒。此外，德人还在
青岛开设了一些小型工业企业，以迎合市场需求。自1898～1913年，德国对胶澳共投资162 480万马克。
德国当局在建设各项工程时，用低廉的工资雇用中国工人。当时铁路工人每月工资不过6～7元，码头工人每天工作十几小时，每月工资也仅有10～12元。
德国侵占胶州湾，激起了
青岛人民此伏彼起的反抗斗争。1898年1月即墨李象凤将一名作恶多端的德人杀死，德国侵略者指使清廷令山东巡抚将李斩首。当月的一天夜里，有200多中国爱国志士持长枪袭击德国兵营，击伤德人多名。1899年初，德国殖民者诬称中国粮商卖粮过湿，横加惩罚，激起中国商民的愤慨，
青岛附近一些村庄联合起来，拒绝向德人出售各种食物。1899年4月，即墨王义训联合
青岛一带的大刀会“竖旗聚众”，公开提出“誓与教会为仇”的斗争口号。群众捣毁了当地教堂，惩治了民愤极大的教徒。后来，王义训被即墨知县关押，更激起群众的愤怒。即墨大刀会遍告大刀会众，在马山集合1 000余人准备攻打即墨县城。即墨南乡和西乡民众也在大刀会的领导下行动起来，在山间铸炮造枪。德国当局惊呼中国人民已经组织起来，准备复仇，德人哀叹到了“最坏的时候”。 在胶州修筑大沽河铁路桥时，德国当局所修涵洞狭窄，河水不便外泄，极易导致上游成灾。当地农民结坛成立义和团痛打铁路工程承包商，烧毁了大辛疃教堂。德国总督于1900年2月派军队携带大炮、机枪前往镇压。胶州2万多人持械抵抗，德国当局慑于民众威力不得不将铁桥涵洞加宽。
中国工人、市民也采取各种方式进行抗德斗争，他们有的采取消极怠工、破坏工具等手段反抗德人统治，船厂和木厂工人还举行过有成效的罢工斗争。胶州破产农民傅二，到
青岛后组织了抗德义勇队，吸收工人、学生等开展武装反抗斗争，使德人闻风丧胆。义勇队兴盛时，人数多达二三千人。后傅二被叛徒出卖而被捕，义勇队也随之瓦解。
1907年，中国同盟会山东负责人丁惟汾派人到
青岛开展工作。次年，同盟会会员陈干、刘冠三等在
青岛创办震旦公学，成为同盟会的联络机关。1908年秋，震旦公学的革命党人与济南革命党人发起成立全省保矿会，反对德人侵夺山东矿权，德国当局大为惊恐，驱逐陈干等人，并查封了震旦公学。武昌起义爆发后，
青岛人民受到鼓舞，刘冠三重返
青岛建立同盟会机关部，指挥胶济铁路沿线的独立斗争，
青岛成为山东半岛反清革命的中心。
南京临时政府成立后，德国当局以
青岛系“中立地”为由，阻挠
青岛人民举行庆祝活动。1912年1月21日，即墨人民举行反清独立斗争。次日，即墨县临时民政署成立。德国当局勾结清军屠杀革命党人，镇压即墨人民的斗争。 1912年初孙中山就任中华民国临时大总统后，
青岛各界爱国人士邀请他惠临，德国当局横加阻挠，孙中山闻讯后执意前来。1912年9月28日，孙中山抵达
青岛，各界人民集会欢迎，听取演讲，受到鼓舞。
辛亥革命后，许多清朝遗老、封建贵族逃到
青岛，得到德国当局的庇护，策动癸丑复辟和丁巳复辟。民国初年，
青岛成为复辟清王朝的据点，但这些逆历史潮流的活动都以失败而告终。
至1913年，
青岛市区华籍人口已达161 140人，初步接近一座中等城市的人口数量。 各项城市设施逐渐齐全， 形成了个性鲜明的城市风貌，步入当时中国重要城市行列。
