Thực dân Pháp, sau khi chiếm Hà Nội, năm 1889, cho lấp sông Tô Lịch, mở phố xá mới. Chợ Bạch Mã và chợ Cầu Đông được dồn tới bãi đất trống ở cạnh đình Đồng Xuân. Chợ đông người họp nên mở rộng phạm vi, xây 5 cầu chợ bằng khung sắt, mỗi cầu dành cho một số loại hàng. Chợ mới này được khánh thành vào năm 1890 và đến năm 1920, chợ được xây lại, rộng hơn và đẹp hơn. Năm 1988, chợ Đồng Xuân được xây lại thành 3 tầng. Ngày 14/7/1994, chợ bị cháy, phải làm lại toàn bộ, đến năm 1996 mới hoàn thành. Ngày nay, chợ chỉ giữ lại 3 cửa, còn cửa đầu phía Nam mở thành lối đi vào phố Cầu Đông, cửa đầu phía Bắc được thay bằng phù điêu diễn tả cuộc chiến đấu bảo vệ Hà Nội năm 1947.