К 1900 г. петербургский пролетариат насчитывал около 150 тыс. человек, трудившихся более чем на 640 предприятиях. Рабочий класс превращается в грозную политическую силу. 7 мая 1901 г. во время стачки протеста против увольнения участников маевки на военном Обуховском заводе вспыхнул настоящий уличный бой между рабочими и полицией. «Обуховская оборона» стала своего рода пробой сил накануне первой русской революции.
Поражение царской России в русско-японской войне 1904-1905 годов ускорило развитие революционных событий. 3 января 1905 в Петербурге началась забастовка рабочих Путиловского завода; к 8 января она переросла во всеобщую. 9 января 1905 мирная рабочая демонстрация была расстреляна царскими войсками. В тот же день на Васильевском острове выросли первые баррикады. Началась первая русская революция.
В октябре 1905 Петербург стал центром Всероссийской стачки, охватившей 1 млн. 750 тыс. рабочих. В ходе ее, с 13 октября по 3 декабря 1905 г., действовал созданный впервые Петербургский Совет рабочих депутатов (он работал в здании Технологического института), выходила первая легальная большевистская газета «Новая жизнь».
Активизация революционных сил привела к глубокому размежеванию политических партий в составе I Государственной думы, российского парламента, созданного в результате уступок царского правительства. Николай II решил разогнать Думу, но новые выборы обеспечили в составе II Государственной думы две пятых мест революционным партиям. 3 июня 1907 г. члены социал-демократической фракции были арестованы, одновременно правительство объявило о роспуске Думы, был введен новый, несравненно более реакционный избирательный закон.
Революция 1905-1907 гг. потерпела поражение. Наступила эпоха реакции и полицейского террора. III Государственная дума находилась под полным контролем главы царского правительства Столыпина, из 442 парламентских мест почти 400 занимали представители помещиков, буржуазии, духовенства. Однако политическая борьба пролетариата не прекращалась: в день начала процесса над социал-демократической фракцией 22 ноября 1907 г. в Петербурге бастовало свыше 60 тыс. рабочих. Даже самый низкий уровень стачечной борьбы в период столыпинской реакции был значительно выше уровня предреволюционного десятилетия.
Экономическое развитие с характерными для империалистической стадии кризисами шло в России быстрыми темпами. В 1913 г. объем промышленного производства Петербурга достиг 632 млн. руб., за полвека увеличившись более чем в 10 раз. На 1012 заводах и фабриках столицы было занято 242, 6 тыс. человек, 70% — на предприятиях с численностью более чем 500 рабочих. Петербург давал 12-13% индустриальной продукции страны, в том числе 70% электротехнических изделий, 50% химической продукции, 25% машин, 17% текстиля. В столице действовало 567 банков, крупнейшие из них контролировали капитал в 8235 млн. руб.; свыше 40% этих средств принадлежали капиталистическим монополиям, синдикатам «Продуголь», «Продамет» и др.
Энергооснащенность столичной индустрии обеспечивали в 1900 году 294 электроустановки, в 1915 — работало три ТЭС общей мощностью 80 тыс. кВт. С 1908 г. на заводе Нобеля начался выпуск первых в России двигателей внутреннего сгорания. Значительные сдвиги произошли в кораблестроении, в 1900 г. под руководством инженера К. М. Токаревского был построен бронепалубный крейсер «Аврора», в 1909-1914 гг. под руководством А. Н. Крылова и И. Г. Бубнова — первые русские линкоры «Севастополь» и «Петропавловск». Царская Россия готовилась к мировой империалистической войне.
В 1908 г. после торжественного открытия петербургского аэродрома состоялся Всероссийский праздник воздухоплавания — первый смотр отечественной авиации. Успехи русских летчиков наглядно продемонстрировал состоявшийся в 1911 г. перелет Петербург — Москва.
Научно-технический прогресс обеспечивали сосредоточенные в столице высококвалифицированные кадры. В 1902 г. был открыт Политехнический институт. К 1914 г. в 60 высших учебных заведениях Петербурга обучалось около 40 тыс. студентов.
Развивались искусства. В 1897 был открыт Русский музей. Расцвет театрального искусства в столице связан с основанным великой русской актрисой В. Ф. Комиссаржевской Драматическим театром в «Пассаже», здесь состоялись первые постановки пьес Горького «Дачники» и «Дети солнца», ставились «Живой труп» Толстого, «Чайка» и «Вишневый сад» Чехова. Запрещенная к постановке пьеса Горького «На дне» 26 марта 1903 г. в концертном чтении была исполнена силами театра на сцене Дворянского собрания, с огромным успехом Дальский прочитал вдохновенный монолог Сатина о Человеке. На сцене Мариинского театра блистали Ф. И. Шаляпин, Л. В. Собинов, И. В. Ершов. Русское музыкальное искусство обогатилось произведениями А. К. Глазунова, А. Н. Скрябина, С. В. Рахманинова.
В русскую литературу предреволюционных десятилетий вошли имена Блока и Ахматовой, Андрея Белого и Сергея Есенина. С 1910 г. в Петербурге издается журнал В. Г. Короленко «Русское богатство», где печатались Горький, Куприн, Бунин, Л. Н. Андреев, В. В. Вересаев. Владимир Маяковский вместе с Велимиром Хлебниковым, Бурлюком, Крученых становится одним из представителей нового направления в искусстве футуризма.
Революционный подъем, ознаменовавший новую ступень в освободительном движении России, начался на исходе 1910 г., после политических демонстраций, связанных с похоронами Л. Н. Толстого. Смерть великого русского писателя потрясла всю страну. Вышедшие на улицы столицы рабочие и студенты провозглашали: «Долой царских палачей!»
Ленский расстрел на сибирских золотых приисках 4 апреля 1912 г. вызвал волну стачек по всей стране. С началом нового революционного подъема возрастает значение Петербурга как центра рабочего движения. 22 апреля 1912 г, здесь вышел в свет первый номер газеты «Правда» — центрального органа ленинской партии. Большевики обрели общероссийскую трибуну, с которой они могли непосредственно обращаться к широким народным массам. До 21 июля 1914 г. вышло 636 номеров «Правды». За этот период в газете было опубликовано свыше 250 ленинских статей. Вместе с большевистской фракцией в IV Государственной думе, где ленинскую партию представляли петербургские рабочие А. Е. Бадаев, М. К. Муранов, Г. И. Петровский, Ф. Н. Самойлов, Н. Р. Шагов, редакция «Правды» была связующим звеном между руководством партии, находившимся в эмиграции, и партийными организациями России. В 1913 г. стачечная волна поднялась еще выше, число забастовщиков возросло более чем вдвое. 102 дня продолжалась в Петербурге забастовка рабочих завода «Новый Лесснер».
Летом 1914 г. стачечные бои пролетариата приобрели особенный размах и силу. 4 июля в Петербурге бастовало 90 тыс. рабочих, 7 июля-130 тыс., 8 июля — 150 тыс. Во всех районах города шли митинги, демонстрации с красными флагами и пением «Рабочей Марсельезы». Остановились трамваи, по требованию рабочих закрывались лавки и питейные заведения. Разгорались схватки с полицией, на Выборгской и Нарвской заставах появились баррикады. Столица напоминала военный лагерь. Центр города был отрезан от окраин, начались массовые аресты, «Правда» была закрыта, а ее редакция занята полицией.
Авангардные бои новой революции переплелись с событиями международного кризиса, предшествовавшего развязыванию в Европе империалистической войны. Царь принимал французского президента Пуанкаре, своего союзника, а грозные колонны рабочих на улицах столицы провозглашали большевистские лозунги: «Долой царскую монархию! Да здравствует борьба за демократическую республику! Да здравствует социализм!» 17 июля 1914 г. Николай II утвердил решение о всеобщей военной мобилизации в России; ультиматум германского правительства о ее отмене был отвергнут. Вечером 19 июля 1914 г. германский посол вручил русскому министру иностранных дел ноту с объявлением войны. В течение двух дней о начале военных действий против Германии заявили правительства Англии и Франции.