Ma proprio nei secoli bui delle invasioni barbariche passarono per l'antica statio romana anche pellegrini e missionari che fondarono piccoli cenobi in tutta la Valle di Susa, contribuendo così a diffondere il cristianesimo e a favorire una rinascita spirituale.
Oulx riprese la sua crescita grazie anche al merito di una piccola comunità religiosa che, nata per dare ristoro e conforto a pellegrini e viaggiatori, venne eretta a Prevostura di Oulx (Prevostura di San Lorenzo) per volere del vescovo torinese Cuniberto nel 1065 e assurse presto a luogo di primaria importanza economica e politica.

Tra XI e XV secolo la storia e la rinascita di Oulx sono quindi legate alla Prevostura e ai signori d'Oltralpe.
Il Delfinato si estendeva in tutta l'alta valle fino a Chiomonte, limite che stabiliva i confini con il ducato sabaudo.
Tra i vari privilegi concessi dal Delfino Umberto II alle varie comunità nel 1343, ci fu la libertà d'associazione per cui nacquero tra esse delle federazioni denominate escarton; pertanto Oulx divenne centro dell'escarton che comprendeva le castellanie di Oulx, di Bardonecchia, di Cesana, di Exilles, nonchè di Chiomonte feudo della Prevostura.

Nel 1349 però, Umberto II decise di cedere tutti i suoi benefici a Filippo II di Valois e un secolo dopo il Delfinato veniva annesso alla corona di Francia. Tale annessione, comportò presto per l'Alta Valle e specie per Oulx che s'imponeva, per natura, quale sosta obbligata, la nefasta conseguenza del passaggio di eserciti.

Nel 1494 quando l'esercito di Carlo VIII trovò alloggio presso gli abitanti dell'escarton, ad Oulx venne riconosciuto lo statuto di città e a risarcimento dei danni subiti dalla popolazione a seguito di tale stanziamento, il sovrano concesse alla comunità di tenere annualmente una Fiera franca, franca da imposte e con diritto di franchigia, manifestazione sopravvissuta fino ai giorni nostri.

Durante le lotte di religione, in Valle di Susa, ove un'agguerrita colonia valdese aveva trovato rifugio fin dal XII secolo, numerosi villaggi e chiese furono dati alle fiamme e in particolare, nel 1562, venne devastata da un incendio la Prevostura di Oulx.
Nella seconda metà del XVI secolo furono ancora le armate francesi del generale ugonotto Francesco de Bonne, duca di Lesdiguières a funestare con un terribile episodio di sangue la città di Oulx; il Duca fece assassinare nella notte tra il 14 e il 15 luglio 1590 nella sua casa del borgo inferiore, uno dei cittadini più illustri di Oulx, Claude Arlaud Borel detto "La Cazette", comandante del partito cattolico.

Nel XVIII secolo altre guerre e devastazioni interessarono ancora la Valle della Dora.
Con il trattato di Utrecht (1713) tutta la Valle di Susa da Rivoli a Bardonecchia e al colle del Sestriere, entrò a far parte del Ducato di Savoia e Vittorio Amedeo potè fregiarsi del titolo di re, diventando così primo re del Piemonte.
La successiva guerra di successione al trono d'Austria, che vedeva i franco-spagnoli opposti agli austro-piemontesi, non fece che legittimare questo possesso.
Durante il conflitto, infatti, il 19 luglio 1747 si combattè la sanguinosa battaglia dell'Assietta dove le truppe del generale Fouquet de Bellisle furono definitivamente battute dalle armate sabaude.

Nel corso del XIX secolo Oulx e la sua valle seguiranno le sorti del regno di Sardegna, ma l'evento epocale che poi muterà radicalmente economia e abitudini locali, coincise con il traforo ferroviario del Frejus , iniziato nel 1857 e terminato nel 1870.
I conflitti mondiali intervennero a turbare la Valle anche a causa dell'importante linea ferroviaria da cui era attaraversata, che la connetteva col centro Europa.
Terminata la guerra, l'alto bacino della Dora Riparia fu molto penalizzato dagli accordi di pace italo-francesi: venne infatti privato della zona del Monte Chaberton e della Valle Stretta, posta a ovest di Bardonecchia.

Con la fine del conflitto e il conseguente sviluppo economico, l'intera vallata ha conosciuto un momento assai florido, legato soprattutto all'incremento del traffico stradale e ferroviario e all'impulso turistico favorito dal crescente numero di frequentatori della montagna estiva e invernale.