XIX. yüzyılda dört defa işgale uğrayıp harap olmasına rağmen Bayazıt’ın, bu asırda şehri ziyaret eden Chantre Barry ve Brant gibi seyyahlar tarafından (İA, II, 368) cazip manzarası ve birer sanat şaheseri olan değerli eserlerinden sitayişkâr bir şekilde söz edilmektedir. Revan ve çevresinin sıtmalıları, buranın kışları soğuk, yazları serin geçen sağlam havası ile şifa bulmak için Bayazıt’a gelirlerdi. XIX. yüzyılın başlarında Erzurum eyaletinin bir sancağına merkez olan Bayazıt, Tanzimat’tan sonra eyalet sisteminden vilâyet sistemine geçildiğinde de Erzurum vilâyetine bağlı sancaklardan birinin merkezi oldu.
I. Dünya Savaşı’nın başlarında 31 Ekim 1914’te Ruslar Bayazıt’ın kuzeyinden Türkiye topraklarına girerek ilk önce bu şehre saldırdılar. Savaşın Osmanlılar için fiilen başlaması Ruslar’ın bu beldeye saldırısı ile oldu. Savaşın sonlarına doğru Rus kuvvetleri çekildiği sırada Bayazıt bir süre de Ermeni çeteleri tarafından işgal edildi. Nihayet 14 Nisan 1918’de kesin olarak kurtarıldı. İşgal sırasında Ruslar kendi topraklarından buraya kadar uzanan bir demiryolu hattı döşemişlerdi, fakat bu hat daha sonra söküldü.
Cumhuriyet döneminin ilk yıllarında sancaklar vilâyet haline dönüştürülünce Bayazıt da aynı adlı bir vilâyetin merkezi oldu. 1927’de bu ilin merkezi Karaköse’ye nakledildi, Bayazıt ise ilçe merkezi haline getirildi. 1927 sayımında 3930 olan nüfusu bu değişiklik sebebiyle 1935’te 1860’a düştü. Bayazıt adı da 1935’te Doğubayazıt olarak değiştirildi. Ana yollara göre sapa bir yerde bulunması, Doğubayazıt’ın asırlardır bulunduğu yeri terkederek ova üzerinde eskiden İstasyon denilen Sarıova mevkiine taşınmasına sebep oldu. 1938 yılından itibaren Doğubayazıt bu yeni yerinde ve düzlükte gelişti. Eski Bayazıt ise gitgide tenhalaştı ve sönükleşti. Doğubayazıt’ın 1940’ta 5483 olan nüfusu önceleri yavaş, sonra daha hızlı şekilde artarak 1960’ta 7047’yi, 1970’te 13.373’ü, 1980’de 23.513’ü, 1990’da ise 35.213’ü buldu. Son yıllardaki nüfus artışında askerî birlikler de önemli rol oynadı. Doğubayazıt şimdiye kadar sadece İran’dan gelen doğu-batı doğrultulu yol üzerinde önemli bir ticaret ve konaklama merkezi durumundaydı. Ancak yakın tarihlerde bu yolu kesen ve Kars’ı Digor-Tuzluca-Iğdır üzerinden Doğubayazıt’a bağladıktan sonra Çaldıran-Muradiye üzerinden Van’a ulaşan yolun da kaliteli duruma gelmesiyle bu iki yolun kavşağında bir konaklama merkezi oldu. Özellikle yaz aylarında İshak Paşa Külliyesi’ni, Ağrı dağını ve Gürbulak sınır kapısı yakınında meteor çukuru olarak bilinen, fakat bu özelliği tartışma konusu olan (Yalçınlar, I, 220) çukurluğu görmeye gelen turistler için de bir konaklama yeri durumundadır.
Doğubayazıt’ın merkez olduğu aynı adlı ilçenin merkez bucağından başka Suluçam adlı bir bucağı daha vardır. 2383 km2 genişliğindeki Doğubayazıt ilçesinin sınırları içinde 1990 sayımı sonuçlarına göre 89.171 nüfus yaşamaktadır.