第一次世界大戦では連合国の一員としてドイツ・オーストリアと開戦したが、敗北を重ねて領土深くまで侵攻された。第一次世界大戦中の1917年に起こったロシア革命でロマノフ王朝は倒された。革命後、ウラジーミル・レーニンはポーランド・バルト三国・フィンランドの独立承認で帝国の西方領土の一部を手放した後、ボリシェヴィキ（共産党）を率いて内戦に勝利し、1922年にボリシェヴィキの一党独裁による全体主義体制を国是とするソビエト連邦を建国した。旧ロシア帝国領の大部分を引き継いだソ連を構成する4共和国（その後15まで増加）のうち、ロシア人が多数派を占める大部分の地域はロシア・ソビエト連邦社会主義共和国となった。ソビエト連邦とロシア共和国の首都はレニングラードと改称されたサンクトペテルブルクからモスクワへと約200年ぶりに戻された。ロシア共和国内に居住する少数民族については、その人口数などに応じて自治共和国、自治州、民族管区などが設定され、事実上ロシア共和国とは異なる統治体制をとった。
ソビエト体制でのロシア共和国は他の連邦加盟共和国と同格とされたが、面積・人口とも他の共和国を圧倒していたロシアでは事実上連邦政府と一体となった統治が行われた。ソビエト連邦共産党内に「ロシア共産党」は創設されず、第二次世界大戦後の国際連合でもウクライナや白ロシア（現在のベラルーシ）と異なり単独での加盟が認められなかった。
1930年代に世界恐慌により多くの資本主義国が不況に苦しむ中、ソビエト連邦はその影響を受けずに高い経済成長を達成したが、その経済成長は政治犯や思想犯を中心とした強制労働による事実上の奴隷制度に支えられたものであり、その富は共産党の上層部に集中して配分された。
第二次世界大戦では一時ドイツと同盟を結び、東欧に侵攻してポーランドを占領、フィンランドにも圧迫を加えたが、やがて同盟を破ったヒトラーに攻め込まれて西部の広大な地域をドイツに占領され、大きな被害を受けた。しかし最終的には大戦に勝利し、バルト三国を併合してソ連を構成する共和国に加え、更に、ポーランド東半、ドイツ、ルーマニア、フィンランド、チェコスロバキアの一部などを併合して、西に大きく領土を広げた。アジアでは、終戦直前の1945年8月に日本との不可侵条約を一方的に破棄して参戦、満州やサハリン南部、千島、朝鮮北部に侵攻して占領した。戦後は上記の新領土内の非ロシア人の住民を追放して、ロシア人などを入植させる国内移住政策が進められた。特にエストニアやラトヴィアなどではロシア人の比率が急増し、ソビエト連邦解体後の民族問題の原因となった。旧ドイツ領のカリーニングラード州でもロシア人の比率が急増して8割以上を占めるようになったが、ほとんど全ての旧住民を追放したため大きな民族問題は起きていない。1946年には旧ドイツ領の東プロイセンの北部をカリーニングラード州、日本に侵攻して占領したサハリン島南部（南樺太）とクリル列島（千島列島、歯舞群島・色丹島を含む）全域をサハリン州として編入した。一方、1954年には黒海沿岸のクリミア半島（クリミア州）がウクライナに割譲され、現在のロシア連邦にあたる領域になった。
日本政府はサハリン州のうち、千島列島南部の北方領土について返還を要求し、それ以外の千島列島および南樺太はロシア領土ではなく帰属未定地としている。詳細は北方領土の項目を参照。
戦後、ソ連は、強大なソ連軍の軍事力を背景に、東ドイツ、ポーランド、チェコスロバキア、ハンガリー、ルーマニア、ブルガリアなどの東欧諸国を衛星国として勢力範囲に収めて、自国と同様の一党独裁の全体主義体制を強要し、世界の二大超大国の一つとしてアメリカ合衆国と冷戦を繰り広げたが、計画経済の破綻等から次第に共産主義の矛盾を露呈した。1985年にソ連の指導者となったミハイル・ゴルバチョフは冷戦を終結させる一方、ペレストロイカ、グラスノスチを掲げてソ連を延命させるため改革に取り組むが、かえって各地で民族主義が噴出し、共産党内の対立が激化した。
党内抗争に敗れた改革派のボリス・エリツィンはソ連体制内で機能が形骸化していたロシア・ソビエト連邦社会主義共和国を自らの権力基盤として活用し、1990年に最高会議議長となると、同年6月12日にロシア共和国と改称して主権宣言を行い、自らを大統領とした。1991年のソ連8月クーデターではエリツィンが鎮圧に活躍し、同年12月26日にソ連は崩壊した。