К началу французского завоевания территория юго-западная часть территории современного Мали оказалась под властью государства тукулеров (народность, связанная с фульбе), подчинивших себе большую часть долины Верхнего Нигера вплоть до Тимбукту; северные же области находились под контролем двух клановых конфедераций туарегов (народа берберской группы) – Ивеллеммедан Кель-Атарам и Кель-Адаг. Первая попытка проникновения французов в этот регион была предпринята губернатором Сенегала Луи Федербом, который в 1855 г. построил форт в Медине на Верхнем Сенегале; нападение на него в 1857 г. тукулеров закончилось полной неудачей. В 1884 г. французы установили протекторат над областью Куликоро. В ходе кампаний против тукулеров и империи Вассулу они захватили ключевые центры доколониального Мали – Сегу (1890), Дженне (1893), Тимбукту (1893), Гао (1898), Сикассо (1898), – а в 1908 г. утвердились в Кидале. После подавления крупного восстания туарегов (конфедерации Кель-Атарам) в 1916 г. подчинение региона завершилось.
В 1880–1890 гг. территория современного Мали являлась частью колонии Сенегал и носила имя «Верхний Сенегал». 18 августа 1890 г. Верхний Сенегал получил статус отдельной «военной территории» и стал называться «Французский Судан», а 22 августа 1892 г. превратилась в самостоятельную колонию. Сначала ее административным центром был Каес на р. Сенегал, затем (с 17 октября 1899 г.) – Бамако на р. Нигер. В 1895 г. Французский Судан вошел в состав Французской Западной Африки.
После 1899 г. колонию несколько раз переименовывали, но 4 декабря 1920 г. ей было возвращено название «Французский Судан»; что же касается ее границ, то они были окончательно установлены только 7 сентября 1947 г.
Население колонии состояло из двух основных групп, значительно различавшихся по своему правовому статусу: привилегированная (граждане Франции) и основная масса туземцев, которые были обязаны платить налоги (в том числе «налог кровью» – рекрутирование в состав туземных военных подразделений) и бесплатно исполнять трудовую повинность; их могли подвергать разнообразным наказаниям (от штрафа до смертной казни) за самые различные проступки от убийства до «неуважения Франции» (система «индижената»). В колонии установился жестко централизованный режим управления. Реальная власть всецело находилась в руках у представителей метрополии. Во главе администрации стоял вице-губернатор. Ему подчинялись коменданты округов, на которые была разделена вся территория Французского Судана (21 округ в 1930 г.). И вице-губернатор, и коменданты были французами, однако в состав административного персонала рекрутировались, наряду с европейцами, и представители местной традиционной элиты: прежде всего, они занимали посты руководителей территориально-административных единиц низшего уровня (главы кантонов и деревень), а также исполняли функции служащих, переводчиков и «стражей округов».
Наделяя часть африканцев некоторыми властными полномочиями, колонизаторы пытались создать лояльный слой местного населения; при этом они стремились вовлечь их во французское «цивилизационное пространство», привязав к себе культурными узами через европейское образование. С этой целью в колонии была создана система начальных школ и даже несколько лицеев, в которых обучались, как правило, отпрыски традиционной знати. Система эта до конца колониального периода оставалась весьма ограниченной: она охватывала не более 8 % суданцев. В 1958 г. в начальных школах колонии обучалось 58 тыс. чел., а в лицеях – всего 1400; высшие учебные заведения вообще отсутствовали.
С приходом французов было ликвидировано рабство, и в колонии появилось немало поселений освобожденных невольников. Колонизаторам удалось добиться значительных успехов в борьбе с инфекционными болезнями (оспа, малярия, желудочно-кишечные инфекции, спинномозговой менингит). Были осуществлены важные инфраструктурные проекты (строительство железной дороги Дакар-Куликоро, ирригационные работы во внутренней дельте Нигера). Однако экономическое развитие Судана было всецело подчинено интересам метрополии. Колониальная администрация всячески стремилась внедрить и расширить производство экспортных культур, в первую очередь арахиса и хлопка, в ущерб традиционным зерновым (просо, рис, маис). Производство арахиса увеличилось в 1928–1959 гг. в 3 раза, производство хлопка – в 8,5. Но переориентация экономики на экспортные культуры усугубляла ее уязвимость от климатических колебаний, особенно в северо-восточных районах: так, серия засушливых лет 1911–1915 гг. привела к массовой миграции кочевников в южные области и к гибели от 250 до 300 тыс. чел. Внешнеторговый баланс колонии был неизменно дефицитным. Контроль над торговыми потоками находился в руках крупных французских коммерческих фирм (Французская компания Западной Африки, Торговое общество Африканского Запада, «Морель»), а также ливанских и сирийских коммерсантов.