Osmanlılar döneminde önemli ticaret ve askeri yolların üzerinde olduğu için Avrupalı seyyahlar Anadolu’ya giderken Pazaryeri’nden geçerdi. Ünlü Avustralyalı seyyah Hans DERNSCWAM 1553–1555 yılları arasında Anadolu’ya yaptığı seyahat sırasında Pazaryeri’nden geçmiştir.
17.yy’da İran seferine çıkan IV. Murat sadrazamı Kara Mustafa Paşa ordusu ile birlikte askeri yol üzerinde olan Pazaryerine uğramış ve konaklamıştır. Buraya kendi adını taşıyan cami ve külliye yaptırmıştır.
Pazaryeri 19. yy’ın sonlarına kadar Hüdavendigar (Bursa) livasına (vilayet) bağlı bir nahiye idi. 1852’de (H.1301) Pazarcık Ertuğrul (Bilecik) livası merkez kazasına bağlı nahiye merkezi oldu. Rumeli’den Kafkaslardan gelen göçmenlerin ve Yörüklerin burada iskan edilmesiyle Pazaryeri’nin nüfusu artmıştır. Çok renkli ve gelişmiş bir kültür altyapısı oluşmuştur. Kurtuluş Savaşı zamanında Pazaryeri üç kez Yunan işgaline uğramış ve yıkılmıştır.
Miralay Ayıcı Arif Bey komutasındaki birliklerimizle Yunan işgalciler arasında kanlı çarpışmalar sonucunda 5 Eylül 1923 tarihine Yunanlar Pazaryeri’ni boşalttılar. Ancak çekilirken yakıp yıktıklarından dolayı Pazaryeri harabeye dönmüştür.
1926 yılında, yeniden yapılan idari taksimata göre, Pazarcık, Bilecik ili Bozüyük ilçesine bağlı bir bucak merkezi oldu. Pazarcık bucağı 1953 yılında Maraş ilinin Pazarcık ilçesi ile isim benzerliği ve bu benzerliğin çeşitli karışıklıklara sebep olacağı gerekçesiyle “PAZARYERİ” ismi ile ilçe merkezi oldu. Günümüzde 5 Eylül tarihi ilçenin Kurtuluş Günü olarak kutlanmaktadır.