À partir du XVème siècle, Dieulefit s'établit comme un important centre de l'industrie drapière, dominant ce secteur dans le Dauphiné jusqu'au XIXème siècle, en dépit de défis économiques. Face à une pénurie de main-d'œuvre, la ville attire des travailleurs des régions avoisinantes, faisant croître son nombre d'ouvriers de 400 en 1761 à entre 500 et 1000 en 1787. Les marchands de Dieulefit étendent leurs activités à 75 villages et hameaux, ainsi qu'à de nombreuses fermes. Malgré un accès limité aux voies commerciales et une forte pression douanière, Dieulefit réalise un chiffre d'affaires significatif, enregistrant une croissance phénoménale entre 1730 et 1786. Toutefois, la fin du XVIIème siècle et le début du XVIIIème siècle marquent une perte de liens commerciaux avec Genève et l'Italie, dans un contexte de dépression économique. Néanmoins, l'industrie locale maintient ses fortunes marchandes et renforce ses relations économiques avec d'autres villes, notamment Romans. Au XVIIIe siècle, le commerce se centralise autour de grandes familles riches, créant ainsi des dynasties commerciales.
Dieulefit, après la Révolution de 1789, est devenu chef-lieu d'un canton, incluant plusieurs communes. Il a maintenu son industrie drapière malgré les crises du XIXe siècle. En 1888, Dieulefit et Valréas, sans électricité, ont mis en place une usine électrique au Lez pour soutenir l'artisanat local. La société Lombard-Gerin et Cie a installé l'usine à Béconne, utilisant un ancien moulin pour produire de l'électricité grâce à deux turbines, fournissant ainsi l'éclairage à Dieulefit et Valréas dès le 25 décembre 1888.
Entre 1939 et 1944, Dieulefit est devenue un asile important pour les réfugiés fuyant les conflits et les régimes oppressifs en Europe. La ville a accueilli des réfugiés espagnols en 1939, puis un grand nombre de personnes déplacées par la Seconde Guerre mondiale en 1940. Malgré le remplacement de son conseil municipal par le colonel Pizot en 1941, Dieulefit est restée un havre pour de nombreux intellectuels et résistants. Des personnalités comme Marguerite Soubeyran et Catherine Krafft ont joué un rôle clé dans l'accueil et la protection de ces réfugiés. La résistance locale, organisée notamment par Soubeyran, a contribué à sauver de nombreuses vies, et la ville est célèbre pour n'avoir dénoncé aucun réfugié pendant la guerre, un fait connu sous le nom de « miracle de Dieulefit ». En 1944, avec la progression de la libération de la France, un comité local de libération a été formé et le colonel Pizot a démissionné, marquant la fin de cette période tumultueuse.
