Az I. Miklóst 1855-ben követő II. cár Sándor liberális beállítottságú ember volt, aki a hadsereg, a gazdaság és a kormányzat krími háború alatti katasztrofális teljesítményét követően nem látott más lehetőséget, mint a változások végrehajtását. Sándor jelentős reformokat kezdeményezett az oktatásban, a kormányzatban, az igazságszolgáltatásban és a hadseregben.
1861-ben kihirdette a 20 millió magántulajdonban lévő jobbágy felszabadítását. A helyi bizottságok úgy hajtották végre a felszabadítást, hogy földet és szabadságot adtak a jobbágyoknak. A parasztoknak kiosztott földeket állami segítséggel vásárolták meg a tulajdonosoktól. A kormány e célból kötvényeket bocsátott ki a földtulajdonosoknak, és évente a teljes költség 5%-ának megfelelő összegű törlesztőrészleteket szedett be a parasztoktól. A kormány úgy képzelte el, hogy az 50 000 volt földbirtokos, aki több mint 1,1 km2 -es birtokkal rendelkezett, jobbágyok nélkül is boldogulni fog, és továbbra is lojális politikai és közigazgatási vezetést fog biztosítani a vidéken. A kormány arra is számított, hogy a parasztok elegendő terményt fognak termelni saját fogyasztásra és exportértékesítésre, ezzel segítve a kormány kiadásainak, importjának és külföldi adósságának nagy részét finanszírozni.
A felszabadítást szorosan követték a helyi közigazgatás reformjai. 1864-ben Oroszország európai részén a legtöbb helyi önkormányzatot tartományi és kerületi választott önkormányzatokba (zemsztvók) szervezték, amelyek minden osztály képviselőiből álltak, és a helyi iskolákért, a közegészségügyért, az utakért, a börtönökért, az élelmiszerellátásért és más ügyekért voltak felelősek. 1870-ben megalakultak a választott városi tanácsok, vagyis a duma. A birtokosok által uralt és a tartományi kormányzók és a rendőrség által korlátozott zemsztvák és dumák adókat emeltek és munkaadót vetettek ki tevékenységük támogatására.
1864-ben II Sándor végrehajtotta a nagy igazságügyi reformot. A nagyobb városokban esküdtbíróságokat hozott létre. Általában az igazságszolgáltatási rendszer hatékonyan működött, de a kormánynak nem voltak meg a pénzügyi és kulturális befolyása ahhoz, hogy a bírósági rendszert kiterjessze a falvakra, ahol a hagyományos paraszti igazságszolgáltatás továbbra is működött a tartományi tisztviselők minimális beavatkozásával. Az orosz igazságszolgáltatási rendszert a korabeli francia és német jog mintájára alakították ki. Minden egyes ügyet érdemben kellett eldönteni, nem pedig precedensek alapján. Ez a szemlélet azóta is érvényben maradt.
Más jelentős reformokra került sor az oktatás és a kultúra területén. A cenzúrát, amely Miklós alatt megfojtotta a véleményt, nagymértékben enyhítették, és a közvélemény hangot kapott. Ez nagyban megkönnyítette a kormány erőfeszítéseit a korrupció, a bürokrácia és az eredménytelenség felszámolására. Az egyetemek autonómiát nyertek. A kormány ösztönözte az oktatást: Sándor uralkodása alatt kezdődött meg a paraszti tömegek széles körű oktatása. A központi kormány a zemsztva révén igyekezett fellépni az elemi iskolák egységes tantervének megteremtése érdekében.
A pénzügyi szférában Oroszország 1866-ban létrehozta az Állami Bankot, amely szilárdabb alapokra helyezte a nemzeti valutát. A pénzügyminisztérium támogatta a vasútfejlesztést, ami elősegítette a létfontosságú exporttevékenységet, de külföldi vállalkozásaiban óvatos és mérsékelt volt. A minisztérium 1882-ben megalapította a Parasztföldbankot is, hogy a vállalkozó kedvű gazdák több földet szerezzenek. A Belügyminisztérium azonban ellensúlyozta ezt a politikát azzal, hogy 1885-ben létrehozta a Nemesi Földbankot, hogy megelőzze a jelzálogok elárverezését.
A katonai szolgálat reformja (1874) volt az utolsó a fő reformok közül Sándor II. uralkodásának idején. A francia-porosz háború megmutatta egy modern hadsereg kiépítésének szükségességét. A korlátozott számú újoncok hosszú távú szolgálatának (25 év) régi rendszerét feladták, mivel az túl nagy terhet jelentett a nép számára, és gyakorlatilag nem biztosított tartalékot. Dmitrij Miljutin 1874-ben vezette be az új sorkötelezettségi rendszert, amely rövid aktív szolgálati időt, majd többéves tartalékos szolgálatot írt elő. A rendszer demokratikus alapokon nyugodott, és osztálykülönbség nélkül minden 21 éves fiatalembert behívott a hadseregbe. Felmentést csak azok a fiatalemberek kaptak, akik családjuk egyedüli kenyérkeresői voltak. A hadseregnek szerepet adott abban is, hogy sok parasztot megtanítson olvasni, és úttörő szerepet játszott a nők orvosi képzésében.
Alexander messzemenő politikája azonban nem hozott politikai békét Oroszországnak. 1881-ben forradalmárok meggyilkolták II. Sándort.
Fia, III. Sándor (uralk. 1881-1894) a politikai ellenreform időszakát indította el. Megerősítette a biztonsági rendőrséget, az Okhrana nevű ügynökséggé szervezte át, rendkívüli hatáskörrel ruházta fel, és a Belügyminisztérium alá rendelte. Dmitrij Tolsztoj, Alekszandr belügyminisztere bevezette a földesúri kapitányok alkalmazását, akik a járások nemesi felügyelői voltak, és korlátozta a zemsztvók és a dumák hatalmát. III. Sándor a korábbi nevelőjét, a konzervatív Konsztantyin Pobedonosztyevet az ortodox egyház szent zsinatának prokurátorává, Ivan Deljanovot pedig az oktatásügyi miniszterré nevezte ki.
III. Sándor a legszigorúbb gazdaságosságot valósította meg a gyakorlatban. A császári család polgári listáját csökkentette, a hadsereg, a haditengerészet és a közszolgálat előirányzatait pedig jelentősen lefaragta. Ez lehetővé tette egy sor olyan pénzügyi reform bevezetését, amely a parasztság helyzetének javítására irányult: 1886-ban eltörölték a szavazati adót, törvényt hoztak az 1861-ben a parasztoknak kiosztott földek törvényes átruházásának felgyorsításáról, jelentősen csökkentették a parasztoktól e földek után járó fizetéseket, a koronaföldeket a parasztok számára kedvező feltételekkel bérbeadásra vagy megvételre bocsátották, és a kelet-oroszországi és szibériai koronaföldek nagy kiterjedésű területeit megnyitották a parasztok kivándorlása és áttelepülése előtt.
A munkaügyi törvényhozást először 1882-ben vezették be a gyári felügyelőség létrehozásával (amely az egészségügyi és életvédelmi előírásokért felelt), a munkaidő szabályozásával, valamint a női és fiatalkorúak munkájának korlátozásával.
Alexander pénzügyi reformjai előkészítették az utat az aranystandard bevezetéséhez, amelyet utódja uralkodásának első éveiben (1897) hajtottak végre. Folytatta az intenzív vasútépítési politikát is. Itt a legnagyobb esemény a transzszibériai vasút 1891-es lefektetése volt.
A 19. század második felében az értelmiségi körökben megjelent az úgynevezett “szlavofilok” frakciója. Meg voltak győződve arról, hogy Nagy Péter hibát követett el, amikor megpróbálta modernizálni és nyugatiasítani az országot, és hogy Oroszország megmentése a nyugati eszmék elutasításában rejlik. A szlavofilok úgy vélték, hogy míg a Nyugat tudományával, ateizmusával, materializmusával és gazdagságával szennyezi magát, nekik vissza kell térniük az egyszerű, paraszti alapú, az ortodox hitre épülő társadalomhoz. A kormány elutasította ezeket az elképzeléseket, mivel a gyors modernizáció szükségességét érezte.
Ebből következett, hogy Oroszország, annak ellenére, hogy több tucatnyi nemzetiséggel és nyelvvel rendelkező poliglott birodalom, minden volt, csak nem volt barátságos a kisebbségek nacionalista törekvéseivel szemben. A lengyelek különösen rosszul jártak, mivel évszázadok óta ellenségek voltak, és mivel 1830-ban és 1863-ban fellázadtak. Az orosz iparosítás előrehaladtával Lengyelország meglehetősen jól járt, de más területek, mint például Ukrajna, elmaradottak maradtak, és ezt a problémát tovább súlyosbították II Sándor ügyetlen földreformjai. A zsidók a tulajdonképpeni Oroszországban és Ukrajnában rossz (és egyre súlyosbodó) megkülönböztetésnek voltak kitéve, különösen mivel vagy a lengyelekkel, vagy a forradalmi mozgalmakkal álltak kapcsolatban. Az utóbbiak többsége ráadásul erősen nacionalista volt, és nem törődött a kisebbségi problémával. Még a bolsevikok is tanácstalanok voltak egészen addig, amíg 1917-ben át nem vették a hatalmat.
Az iparosodás ellenére Oroszország az első világháború kezdetén még mindig túlnyomórészt vidéki és elmaradott volt. Moszkva és Szentpétervár voltak az egyetlen jelentős iparral rendelkező városok. Mivel a legtöbb munkás frissen jött a földművelésből és teljesen iskolázatlan volt, a forradalom fő mozgatórugója az orosz társadalom eredménytelensége miatt csalódott középosztálybeli diplomásoktól származott.
Így (jelentős külföldi befektetésekkel és technikai segítséggel) Oroszországnak 1914-re sikerült elérnie legalább az iparosodás látszatát. Ezzel együtt jöttek a Nyugaton már tapasztalt visszaélések, mint például a gyermekmunka és a nem biztonságos munkakörülmények. De míg Nagy-Britannia, az USA, Németország és mások végül képesek voltak megszabadulni ezektől a problémáktól, Oroszországnak ez sokkal nehezebben ment a nem megfelelő infrastruktúra és (különösen) a tisztességes, képzett bürokrácia hiánya miatt. A 19. század utolsó éveiben elszaporodtak a legkülönbözőbb ízlésű forradalmi csoportok, amelyek közül néhányan teljesen el akarták utasítani a modernitást, és vissza akarták fordítani az órát a középkorba.