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.