В 1871 году, когда на смену масляным фонарям пришли газовые, их в первую очередь установили на центральных улицах и площадях. Электричество в городе появилось в 1895 году, но для освещения улиц им почти не пользовались. Об этом говорит и тот факт, что в 1913 году было установлено только 577 электрических фонарей.
Особенно отставало водоснабжение. Попытки в 40-х годах XIX века построить водопровод не увенчались успехом, первую его линию провели только в 1881 году.
Медленно развивался и городской транспорт. Долгое время основным видом внутригородского сообщения были извозчичьи экипажи. В 1882 году на улицах Харькова появился новый вид транспорта — конка. Линия ее проходила от вокзала до Конной площади (ныне площадь Восстания). Только в 1906 году по Петинской (теперь Плехановской) улице проложили первую линию электрического трамвая. Позднее трамвайное движение началось по Клочковской, Панасовской (ныне улица Котлова), Пушкинской и Грековской улицам. Однако конка в центре города существовала еще длительное время. В конце XIX века, с развитием промышленности и железнодорожного узла, Харьков становится крупным промышленным центром со значительным количеством промышленного пролетариата. Изнуряющая капиталистическая эксплуатация, низкая заработная плата, политическое бесправие вызывали протест и возмущение трудящихся масс, которые поднимались на борьбу за свои права.
Еще в 1872 году, во время стихийно возникшего бунта, рабочие и городская беднота разгромили полицейские участки, канцелярии, квартиры чиновников. Два дня продолжались волнения, в которых принимало участие около трех тысяч человек. Волнения были подавлены войсками.
Со временем Харьков становится одним из значительных центров революционного рабочего движения в России. Уже в конце 80-х — начале 90-х годов возникают первые марксистские кружки, распространяется марксистская литература.
В 1900 году в Харькове состоялась известная первомайская политическая демонстрация. Харьковская маевка и последовавшая за ней забастовка рабочих промышленных предприятий и транспорта города показали силу и мощь массового рабочего движения
В период первой русской революции трудящиеся города, не раз проводили массовые стачки, демонстрации. 10 октября 1905 года на Ващенковской леваде состоялся грандиозный митинг, в котором участвовало около 15 тысяч человек. На следующий день, 11 октября, рабочие и революционное студенчество начали строительство баррикад в центральной части города. 12 декабря 1905 года на Конной площади состоялось вооруженное выступление харьковских рабочих.
Февральская буржуазно-демократическая революция свергла царское самодержавие. Были созданы Советы рабочих и солдатских депутатов. Наряду с ними существовало буржуазное Временное правительство и его органы на местах. В стране установилось двоевластие.
Большевики Харькова развернули большую работу по завоеванию масс трудящихся на свою сторону. Первого мая состоялась организованная большевиками демонстрация трудящихся, а 18 июня рабочие харьковских заводов и фабрик вышли на демонстрацию под большевистскими лозунгами: «Вся власть Советам!», «Долой буржуазное правительство!», «За мир без аннексий и контрибуций!»
Когда июльские события резко изменили обстановку в стране и двоевластие кончилось в пользу буржуазии, Харьковская большевистская организация начала подготовку к вооруженному восстанию. На крупных предприятиях города: ХПЗ, Гельферих-Саде, ВЭК (ныне ХЭМЗ) и других создавались отряды Красной гвардии.
10 ноября Харьковский Совет принял большевистскую резолюцию, которая приветствовала Великую Октябрьскую социалистическую революцию и центральные органы Советской власти — ЦИК Советов и Совет Народных Комиссаров, а 24 ноября (после перевыборов) был образован большевистский исполком Совета рабочих и солдатских депутатов, председателем которого стал руководитель Харьковской большевистской организации Артем (Ф. А. Сергеев).
В ночь на 9 декабря 1917 года харьковские рабочие и революционные солдаты с помощью прибывших русских революционных отрядов по призыву большевистской организации разоружили автобронедивизион, который находился под влиянием контрреволюционных сил, заняли почту, телеграф, вокзал и другие важные пункты. Советская власть в городе победила окончательно.
I Всеукраинский съезд Советов, который состоялся в Харькове 11 — 12 (24 — 25) декабря 1917 года, провозгласил Украину Республикой Советов. Объявив недействительными все распоряжения Центральной рады, съезд наметил мероприятия по проведению в жизнь ленинских декретов, принятых II Всероссийским съездом Советов, и торжественно заявил об установлении нерушимого союза Советской Украины и Советской России.
С 1917 по 1934 год с небольшими перерывами Харьков — столица Украинской Советской Социалистической Республики.
За годы Советской власти город превратился в один из крупнейших индустриальных и культурных центров страны.
После окончания гражданской войны и восстановления промышленности начался быстрый рост города.
В 1931 году под Харьковом вырос тракторный завод имени Орджоникидзе — одно из крупнейших в мире предприятий тракторной промышленности. Через три года вступил в действие турбогенераторный завод имени Кирова, оборудованный по последнему слову техники.
В годы первых пятилеток были построены такие предприятия, как завод «Электростанок» (ныне электроаппаратный), «Гидропривод», завод полиграфических машин, станкостроительный завод, завод подъемно-транспортного оборудования, завод тракторных деталей «Поршень», маркшейдерских инструментов и многие другие.
Старейшие харьковские заводы — «Серп и молот», паровозостроительный и другие — были коренным образом реконструированы и значительно расширены. Так, завод ХЭМЗ уже в 1937 году выпустил больше продукции, чем ее давала вся промышленность города в 1913 году.
В 1940 году на промышленных предприятиях Харькова работало более 300 тысяч человек, то есть больше, чем было всего населения в городе до революции. В 1940 году объем продукции харьковской промышленности в 12 раз превысил уровень 1913 года.
Особенно бурно развивалась машиностроительная и металлообрабатывающая промышленность.
Машиностроение Харькова в 1940 году давало 40 процентов продукции всей машиностроительной промышленности Украины и шесть процентов машиностроительной продукции Советского Союза.
Быстрыми темпами развивался и железнодорожный транспорт. До 1940 года на территории Харьковской области было проложено более тысячи километров железнодорожных путей, городской железнодорожный узел оснащен новейшим оборудованием.
По своему народнохозяйственному значению Харьков вышел в ряд ведущих городов Советского Союза.
За годы Советской власти Харьков превратился в один из центров культуры. До Великой Отечественной войны в 36 вузах и 41 техникуме города готовились квалифицированные кадры для всех отраслей народного хозяйства. В 70 научно-исследовательских институтах и специальных лабораториях велась большая научная работа. В городе были построены Дворцы культуры, кинотеатры, библиотеки, музеи, крупные спортивные комплексы.
Развивалось городское хозяйство, рос и хорошел Харьков. В довоенный период было построено более двух миллионов квадратных метров жилой площади. Население города по сравнению с 1917 годом увеличилось почти в 2,2 раза и составляло в 1939 году 833 тысячи человек, а территория города равнялась тридцати тысячам гектаров.
Неузнаваемо изменились улицы и площади города. Большинство улиц украсили новые жилые и административные здания. Возникли прекрасные магистрали: проспекты Ленина и «Правды», площадь Дзержинского, улицы Красина, «Правды» и другие. Застраивался не только центр города, но и окраины. Рядом с тракторным заводом вырос благоустроенный рабочий поселок тракторозаводцев, положивший начало жилому массиву Орджоникидзевского района. В ходе строительства жилых кварталов этого района воплощались передовые для того времени градостроительные идеи, состоявшие в четком делении промышленных и жилых кварталов с устройством между ними защитной зеленой полосы шириной в полкилометра. Кроме поселка ХТЗ, в довоенные годы было построено еще несколько рабочих поселков: в северо-восточной части города — поселки ХЭМЗа и ХТГЗ, в северо-западной, на Лысой Горе — поселок железнодорожников Красный Октябрь. В 1940 году город протянулся с севера на юг на 22 километра, с востока на запад — на 19 километров. Более чем на 300 километров пролегла по городу трасса водопровода, жилые кварталы получили газ. Вместо конки и узкоколейного трамвая начали движение ширококолейные трамваи, автобусы и троллейбусы. Зеленые насаждения заняли площадь в 2400 гектаров.