Pada waktu peralihan dari tahun 1806 hingga 1816, di tengah-tengah Perang Napoleon, pihak British mengambil alih pentadbiran beberapa jajahan Hindia Timur Belanda termasuk Jawa untuk sementara sehingga penguasaan Belanda dapat dipulihkan. Kesan zaman peralihan inilah rakyat Indonesia memandu di sebelah kiri jalan raya. Pada tahun 1824, Perjanjian Inggeris-Belanda menyerahkan penguasaan Belandan di Melaka, Semenanjung Tanah Melayu, dan jajahan-jajahannya di India kepada Great Britain sebagai pertukaran untuk penempatan British di Indonesia, seperti Bengkulu di Sumatra. Kesan penyempadanan antara jajahan Malaya British dan Hindia Timur Belanda kekal sehingga hari ini antara Malaysia dan Indonesia. Ibu kota Hindia Timur Belanda ialah Batavia, kini dikenali sebagai Jakarta, yang kekal sebagai ibu negara Republik Indonesia.

Sepanjang sejarah VOC dan Hindia Timur Belanda, penguasaan Belanda terhadap wilayah-wilayah ini tidak seberapa besar; pada awal abad ke-20 barulah penguasaan Belanda diperluaskan sehingga sempadan Indonesia moden. Walaupun Pulau Jawa dikuasai oleh Belanda selama hampir 350 tahun melalui VOC dan kerajaan Belanda, banyak lagi kawasan yang kekal merdeka pada abad ke-19, termasuk Aceh, Lombok, dan Borneo.[8]

.

Seluruh kepulauan ini menghadapi berkali-kali peperangan dan gangguan kerana usaha meluaskan penguasaan Belanda ditentang hebat oleh pelbagai kelompok pribumi Indonesia, cukup untuk melemahkan penguasaan Belanda dan tenteranya.[9] Pada abad ke-17, VOC menggunakan senjata-senjata tercanggih dengan bantuan askar upahan dari suku Bugis (dari Sulawesi) dan suku Ambon (dari Maluku) untuk meluaskan dan melindungi kepentingan perdagangannya di seluruh nusantara. Antara pertempuran paling berpanjangan yang dialami termasuk Perang Padri di Sumatera (1821–38), Perang Jawa (1825–30) yang dilancarkan oleh Pangeran Diponegoro, dan Perang Aceh yang berterusan selama lebih 30 tahun. Walaupun semuanya jatuh kepada tangan Belanda satu demi satu, penduduk Indonesia menggunakan Islam sebagai alat penentangan terhadap Belanda, dan bersama fahaman komunisme dan nasionalisme, digunakan secara meluasnya dan jayanya dalam perjuangan kemerdekaan pada abad ke-20 (lihat Kebangkitan Nasional Indonesia dan Revolusi Nasional Indonesia).[8]

Pergolakan terus merebak di Jawa dan Sumatera sehingga akhir abad ke-19. Dari tahun 1846 hingga 1849, ekspedisi penaklukan Bali menemui kebuntuan. Perang Banjarmasin di Borneo tenggara berkesudahan dengan tewasnya sultan di tangan Belanda. Di Aceh, pemimpin gerila bertungkus-lumus menangkis serangan Belanda dalam konflik yang terpanjang dan terganas dari tahun 1873 sehingga Aceh menyerah kalah pada tahun 1908. Semasa eksploitasi sumber alam Indonesia mejangkaui pulau Jawa, kebanyakan pulau-pulau luarannya berada di bawah penguasaan atau pengaruh kerajaan Belanda secara langsung. Kegiatan lanun di perairan Indonesia membelenggui pihak Belanda sehingga pertengahan abad ke-19.[8]

Semasa pentadbiran Gabenor-Jeneral J.B. van Heutsz (1904–1909), kerajaan penjajah memperluas pemerintahan kolonial ke seluruh Hindia Timur Belanda, dan dengan itu tersedianya asas kepada negara Indonesia masa kini.[10] Pemberontakan warga pribumi tetap meletus meskipun kecil-kecilan, namun akhirnya para pemerintah tempatan hilang kuasa mereka biarpun semakin kaya dan gemilang di bawah pemerintahan Belanda;[11] Sulawesi barat daya diduduki pada tahun 1905–06, diikuti pulau Bali pada tahun 1906-08 menerusi campur tangan Belanda dalam pentadbiran pulau itu, dan akhirnya Semenanjung Kepala Burung (Papua Barat) dikuasai oleh Belanda pada tahun 1920. Liputan wilayah muktamad ini kemudian membentuk seluruh wilayah Republik Indonesia yang diisytiharkan pada 1945, kecuali wilayah Guinea Baru Belanda yang menyertai Indonesia pada 1960-an.