Em Portugal, a morte do rei dom Sebastião (1578), que não tinha herdeiros, provocou uma crise sucessória que resultou na posse do trono português pelo rei da Espanha Felipe II, dois anos depois. Esse fato deu início à União Ibérica (1580-1640).
Até então, os holandeses tinham participado ativamente do financiamento e da comercialização do açúcar brasileiro. A Espanha, porém, era inimiga da Holanda e agora que dominava Portugal proibiu a participação holandesa no negócio do açúcar.
A solução encontrada pelos holandeses foi invadir a Bahia em 1624. Expulsos no ano seguinte, em 1630 eles ocuparam Pernambuco, centro açucareiro da Colônia, onde permaneceriam até 1654.
O Brasil holandês
Desde o início da ocupação, Olinda se tornou a base dos holandeses. A partir de 1632, eles iniciaram uma série de expedições, destruindo engenhos, roças e canaviais e afugentando os senhores de engenho para a Bahia. Em sete anos, os holandeses conquistaram a Paraíba, o Rio Grande do Norte e a ilha de Itamaracá, no litoral de Pernambuco. Entre 1637 e 1641, contudo, houve uma trégua no conflito com os portugueses.
A Companhia das Índias Ocidentais (WIC, na sigla em holandês), responsável pela ocupação e pela administração do território colonial holandês, conquistou ainda territórios na África, em São Tomé e em Luanda, onde passou a controlar o lucrativo comércio de escravos.
Em 1637, a WIC enviou o conde João Maurício de Nassau a Pernambuco, para administrar e expandir os domínios no Brasil. Nassau estabeleceu uma política de conciliação entre holandeses e luso-brasileiros e incentivou a produção açucareira, concedendo empréstimos aos senhores de engenho. Investiu ainda na modernização da cidade de Recife, construindo pontes, jardins, palacetes e trazendo engenheiros, matemáticos, artistas e naturalistas. Porém, as divergências entre a WIC, interessada em lucros a curto prazo, e a administração de Nassau, que visava à estabilidade política e econômica, tiveram como consequência a demissão de Nassau em 1644.
A queda do preço do açúcar na Europa e a cobrança dos holandeses em relação ao pagamento das dívidas decorrentes dos empréstimos para a produção açucareira provocaram a insurgência dos senhores de engenho contra seus credores em 1645. Liderada pelos senhores de engenho André Vidal de Negreiros e João Fernandes Vieira, pelo escravo liberto Henrique Dias e pelo indígena convertido ao catolicismo Felipe Camarão, a Insurreição Pernambucana (revolta de caráter nativista), depois de vencer muitas batalhas, acabou em 1654, com a expulsão dos holandeses. Portugal já se encontrava separado da Espanha e, para conseguir a expulsão definitiva dos holandeses, pagou a estes 4 milhões de cruzados (cerca de 63 toneladas de ouro).