Zar Alexander II., der 1855 die Nachfolge von Nikolaus I. antrat, war ein Mann von liberaler Gesinnung, der nach der katastrophalen Leistung von Armee, Wirtschaft und Regierung während des Krimkriegs keine andere Wahl sah, als Veränderungen durchzuführen. Alexander leitete umfangreiche Reformen im Bildungswesen, in der Regierung, im Justizwesen und im Militär ein.
1861 verkündete er die Emanzipation von 20 Millionen Leibeigenen in Privatbesitz. Lokale Kommissionen vollzogen die Emanzipation, indem sie den Leibeigenen Land und Freiheit gaben. Das den Bauern zugewiesene Land wurde den Eigentümern mit Hilfe des Staates abgekauft. Die Regierung gab zu diesem Zweck Anleihen an die Grundbesitzer aus und erhob von den Bauern jährliche Ablösezahlungen in Höhe von 5 % der Gesamtkosten. Die Regierung ging davon aus, dass die 50 000 ehemaligen Grundbesitzer, die Ländereien mit einer Fläche von mehr als 1,1 km2 besaßen, ohne Leibeigene gedeihen und weiterhin eine loyale politische und administrative Führungsrolle auf dem Lande übernehmen würden. Die Regierung rechnete auch damit, dass die Bauern genügend Getreide für ihren eigenen Verbrauch und für den Export produzieren würden, um so den Großteil der Ausgaben, Importe und Auslandsschulden der Regierung zu finanzieren.
Die Reformen der Kommunalverwaltung folgten dicht auf die Emanzipation. 1864 wurden die meisten Kommunalverwaltungen im europäischen Teil Russlands in gewählte Selbstverwaltungen auf Provinz- und Bezirksebene (zemstvos) umgewandelt, die sich aus Vertretern aller Klassen zusammensetzten und für die örtlichen Schulen, das Gesundheitswesen, die Straßen, die Gefängnisse, die Lebensmittelversorgung und andere Angelegenheiten zuständig waren. Im Jahr 1870 wurden gewählte Stadträte, die Duma, gebildet. Zemstwa und Duma, die von den Grundbesitzern dominiert und von den Provinzgouverneuren und der Polizei gegängelt wurden, erhoben zur Unterstützung ihrer Tätigkeit Steuern und erhoben Arbeit.
1864 führte Alexander II. die große Justizreform durch. In den größeren Städten wurden Gerichte mit Geschworenen eingerichtet. Im Allgemeinen funktionierte das Justizsystem gut, aber der Regierung fehlten die finanziellen Mittel und der kulturelle Einfluss, um das Gerichtssystem auf die Dörfer auszuweiten, wo die traditionelle Bauernjustiz mit minimaler Einmischung der Provinzbeamten weiter funktionierte. Das russische Justizsystem war dem zeitgenössischen französischen und deutschen Recht nachempfunden. Jeder Fall musste für sich entschieden werden und nicht aufgrund von Präzedenzfällen. Dieser Ansatz wurde bis heute beibehalten.
Weitere wichtige Reformen fanden im Bildungs- und Kulturbereich statt. Die Zensur, die unter Nikolaus die Meinungsbildung unterdrückt hatte, wurde stark gelockert, und die öffentliche Meinung konnte sich Gehör verschaffen. Dies erleichterte die Bemühungen der Regierung um die Beseitigung von Korruption, Bürokratie und Ineffizienz erheblich. Die Universitäten erhielten Autonomie. Die Regierung förderte die Bildung: Während der Herrschaft Alexanders begann die Bildung der Bauernmassen in großem Umfang. Die Zentralregierung versuchte, über die Zemstwa einheitliche Lehrpläne für die Grundschulen einzuführen.
Im Finanzbereich gründete Russland 1866 die Staatsbank, die die nationale Währung auf eine solidere Grundlage stellte. Das Finanzministerium förderte die Entwicklung der Eisenbahn, was die wichtige Exporttätigkeit erleichterte, aber es war vorsichtig und mäßig in seinen ausländischen Unternehmungen. Außerdem gründete das Ministerium 1882 die Landwirtschaftsbank, um unternehmungslustigen Bauern den Erwerb von mehr Land zu ermöglichen. Im Gegensatz dazu gründete das Innenministerium 1885 die Adelsgrundstücksbank, um die Zwangsvollstreckung von Hypotheken zu verhindern.
Die Reform des Militärdienstes (1874) war die letzte der wichtigsten Reformen in der Regierungszeit Alexanders II. Der Deutsch-Französische Krieg zeigte die Notwendigkeit, eine moderne Armee aufzubauen. Das alte System der langen Dienstzeit (25 Jahre) für eine begrenzte Anzahl von Rekruten wurde aufgegeben, da es eine zu große Belastung für die Bevölkerung darstellte und praktisch keine Reserven bot. Das neue System der Wehrpflicht, das eine kurze aktive Dienstzeit und einen mehrjährigen Reservedienst vorsah, wurde 1874 von Dmitri Miljutin eingeführt. Es wurde nach demokratischen Grundsätzen konzipiert und sah die Einberufung aller jungen Männer im Alter von 21 Jahren ohne Unterschied des Standes vor. Ausgenommen waren nur junge Männer, die den Lebensunterhalt ihrer Familie allein bestritten. Außerdem übernahm die Armee die Aufgabe, vielen Bauern das Lesen beizubringen und Pionierarbeit bei der medizinischen Ausbildung von Frauen zu leisten.
Alexanders weitreichende Politik brachte jedoch keinen politischen Frieden in Russland. 1881 wurde Alexander II. von Revolutionären ermordet.
Sein Sohn Alexander III. (reg. 1881-1894) leitete eine Phase der politischen Gegenreform ein. Er stärkte die Sicherheitspolizei, indem er sie in eine Behörde namens Okhrana umwandelte, ihr außerordentliche Befugnisse verlieh und sie dem Innenministerium unterstellte. Dmitrij Tolstoi, Alexanders Innenminister, führte die Landkapitäne ein, die als adlige Aufseher über die Bezirke fungierten, und schränkte die Macht der Zemstwos und Dumas ein. Alexander III. ernannte seinen ehemaligen Tutor, den konservativen Konstantin Pobedonostsev, zum Prokurator der Heiligen Synode der Orthodoxen Kirche und Iwan Deljanow zum Bildungsminister.
Alexander III. setzte die strengste Ökonomie in die Praxis um. Die Zivilliste der kaiserlichen Familie wurde gekürzt, und die Voranschläge für Armee, Marine und den öffentlichen Dienst wurden erheblich gesenkt. Dies ermöglichte die Einführung einer Reihe von Finanzreformen, die die Lage der Bauern verbesserten: Die Kopfsteuer wurde 1886 abgeschafft, ein Gesetz zur Beschleunigung der legalen Übertragung des 1861 den Bauern zugeteilten Landes wurde verabschiedet, die von ihnen für dieses Land zu entrichtenden Zahlungen wurden stark reduziert, Kronländereien wurden den Bauern zu günstigen Bedingungen zur Pacht oder zum Kauf zur Verfügung gestellt, und große Teile der Kronländereien in Ostrussland und Sibirien wurden für die Auswanderung und Wiederansiedlung der Bauern geöffnet.
Die Arbeitsgesetzgebung wurde erstmals 1882 mit der Schaffung der Fabrikinspektion (zuständig für Gesundheits- und Lebensschutzbestimmungen), der Regelung der Arbeitszeit und der Begrenzung der Frauen- und Jugendarbeit eingeführt.
Alexanders Finanzreformen bereiteten den Weg für die Einführung des Goldstandards, die in den ersten Jahren der Herrschaft seines Nachfolgers (1897) durchgeführt wurde. Er setzte auch eine Politik des intensiven Eisenbahnbaus fort. Das größte Ereignis war hier die Verlegung der Transsibirischen Eisenbahn im Jahr 1891.
In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts bildete sich in intellektuellen Kreisen eine Fraktion der sogenannten „Slawophilen“ heraus. Sie waren davon überzeugt, dass Peter der Große mit seinem Versuch, das Land zu modernisieren und zu verwestlichen, einen Fehler begangen hatte und dass Russlands Rettung in der Ablehnung westlicher Ideen lag. Die Slawophilen glaubten, dass der Westen sich mit Wissenschaft, Atheismus, Materialismus und Reichtum verunreinigt hatte und deshalb zu einer einfachen bäuerlichen Gesellschaft zurückkehren sollte, die sich auf den orthodoxen Glauben stützte. Die Regierung lehnte diese Ideen ab, da sie eine rasche Modernisierung für notwendig hielt.
Daraus folgte, dass Russland, obwohl es ein polyglottes Reich mit Dutzenden von Nationalitäten und Sprachen war, alles andere als freundlich gegenüber den nationalistischen Bestrebungen von Minderheiten war. Besonders schlecht erging es den Polen, die jahrhundertelang verfeindet waren und 1830 und 1863 revoltiert hatten. Während die russische Industrialisierung voranschritt, ging es Polen recht gut, aber andere Gebiete wie die Ukraine blieben rückständig, ein Problem, das sich durch die ungeschickten Landreformen Alexanders II. noch verschärfte. Die Juden in Russland selbst und in der Ukraine waren einer schlimmen (und sich verschlimmernden) Diskriminierung ausgesetzt, vor allem, wenn sie entweder mit Polen oder mit revolutionären Bewegungen in Verbindung gebracht wurden. Die meisten der letzteren waren zudem sehr nationalistisch eingestellt und nahmen das Minderheitenproblem nicht wahr. Selbst die Bolschewiki waren ahnungslos, bis sie 1917 die Macht übernommen hatten.
Trotz der Industrialisierung war Russland zu Beginn des Ersten Weltkriegs immer noch überwiegend ländlich und rückständig. Moskau und St. Petersburg waren die einzigen Städte mit nennenswerter Industrie. Da die meisten Arbeiter frisch von der Farm kamen und völlig ungebildet waren, ging der Hauptimpuls der Revolution von Hochschulabsolventen aus der Mittelschicht aus, die über die Ineffizienz der russischen Gesellschaft frustriert waren.
Auf diese Weise gelang es Russland (mit umfangreichen ausländischen Investitionen und technischer Hilfe), bis 1914 zumindest den Anschein einer Industrialisierung zu erwecken. Damit einher gingen all die Missstände, die man im Westen bereits kannte, wie Kinderarbeit und unsichere Arbeitsbedingungen. Doch während Großbritannien, die USA, Deutschland und andere Länder sich schließlich von diesen Problemen befreien konnten, war dies in Russland aufgrund der unzureichenden Infrastruktur und (vor allem) des Fehlens einer ehrlichen, gut ausgebildeten Bürokratie sehr viel schwieriger. In den letzten Jahren des 19. Jahrhunderts wuchsen revolutionäre Gruppen aller Art heran, von denen einige versuchten, die Moderne gänzlich abzulehnen und die Uhr ins Mittelalter zurückzudrehen.