Penerus Nikolai Aleksandr II (1855–81) melakukan perubahan signifikan di negara ini, di antaranya reformasi emansipasi 1861. Reformasi besar ini menggerakkan industrialisasi dan memodernisasi tentara Rusia, yang kemudian berhasil membebaskan Bulgaria dari Kesultanan Utsmaniyah pada Perang Russo-Turki 1877–78.
Tsar Nikolai II dari Rusia: Akhir abad ke-19 mulai muncul pergerakan sosialis di Rusia. Aleksandr II dibunuh teroris tahun 1881, kemudian dilanjutkan oleh anaknya Aleksandr III (1881–94). Ia kurang liberal namun senang perdamaian. Kaisar Rusia terakhir Nikolai II (1894–1917), tak dapat mencegah Revolusi 1905, dipicu oleh kegagalan pada Perang Russo-Jepang dan insiden demonstrasi yang dikenal sebagai Minggu Berdarah. Pemberontakan berhasil diredam, namun pemerintah dipaksa untuk melakukan reformasi besar-besaran, di antaranya memberikan kebebasan berpendapat dan kebebasan berkumpul, legalisasi partai politik, dan pembentukan badan legislatif terpilih Duma Kekaisaran Rusia. Reformasi agraria Stolypin mendorong migrasi petani dan pendudukan besar-besaran ke Siberia. Lebih dari 4 juta orang tiba di kawasan ini antara tahun 1906 dan 1914.
*Tahun 1914, Rusia turut serta dalam Perang Dunia I sebagai respons atas deklarasi perang Austria-Hungaria pada Serbia yang merupakan sekutu Rusia. Rusia ikut berperang di beberapa front meski terpisah dari sekutu Triple Entente mereka. Pada 1916, Brusilov Offensive dari tentara Rusia hampir menghancurkan militer Austria-Hungaria. Namun, ketidakpercayaan publik yang besar ditambah meningkatnya biaya perang, banyaknya pasukan terbunuh, dan rumor korupsi akhirnya mendorong Revolusi Rusia 1917.
Revolusi dan Republik Rusia: Revolusi Februari memaksa Nikolai II turun takhta; ia dan keluarganya dipenjara dan akhirnya dieksekusi di Yekaterinburg pada masa Perang Saudara Rusia. Kekuasaan monarki digantikan oleh koalisi partai politik yang menamakan dirinya Pemerintah Provisional.
