A causa delle innumerevoli richieste della città di Todi per ottenere nuovamente il paese da cui era stato separato, il papa Giulio II pose nuovamente Montecastrilli sotto la giurisdizione dell'autorità tuderte nel 1512.
Il territorio di Montecastrilli venne assediato dai Lanzichenecchi nel 1527, che vi portarono la peste e la fame.
In epoca napoleonica Montecastrilli ebbe grande rilievo nel territorio circostante. Nel 1810, infatti, venne fondato il municipio autonomo, dipendente del Cantone di Amelia, Circondario di Todi, Prefettura di Spoleto; grazie all'annessione all'impero francese furono attuate riforme a livello amministrativo, economico, politico.
Con la Restaurazione Montecastrilli tornò sotto il controllo dello Stato pontificio e venne sottratto al territorio di Todi. L'editto di Pio VII del 1817 chiarì la divisione territoriale già stabilita nel 1816: Montecastrilli divenne comunità autonoma con le frazioni di Avigliano, Castel dell'Aquila, Casteltodino, Collesecco, Belfiore, Configni, Dunarobba, Farnetta, Quadrelli, Santa Restituta e Toscolano; era unita a Todi, sede di governatore, nel distretto omonimo appartenente alla Delegazione di Perugia.
Nel 1827 Montecastrilli perse Configni a favore di Acquasparta ed assunse Sismano come castello appodiato nel suo territorio.
Fino al 1829 la comunità rimase sotto il governo di Todi, ma a seguito della statistica leonina venne ascritta al Governo di Terni, Delegazione di Spoleto, poi Provincia di Spoleto.
Nell'agosto 1849 fu occupata dalle truppe francesi e, alla fine del mese, da una colonna mobile di truppe spagnole del maresciallo Cordova, stanziate fra Narni, Terni e Spoleto.
Con la nuova restaurazione del Governo pontificio riacquistò il precedente assetto amministrativo.

Nel 1860, con l'occupazione delle Marche e dell'Umbria, Montecastrilli entrò a far parte del nuovo Regno, a seguito del plebiscito che si svolse il 4 ed il 5 novembre 1860 nella sede comunale.
Successivamente il Comune ha seguito le vicende istituzionali ed amministrative degli altri comuni italiani.
Nel 1975 le è stqta sottratta la frazione di Avigliano per costituirsi in comune autonomo, con la denominazione di Avigliano Umbro.