Efter 1906 måtte Rusland i nogen tid føre en forsigtig udenrigspolitik for at vinde tid til at gennemføre reformer i hjemlandet, opruste sin hær og genopbygge sin ødelagte flåde. Det satte sig disse mål ved hjælp af enorme franske lån, der var betinget af en styrkelse af den fransk-russiske alliance i både diplomatisk og militær forstand.
Udelukkes Rusland som en seriøs aktør i Østasien, var det meget mere opmærksomt på anliggender på Balkan, hvor Habsburg-monarkiets og Det Osmanniske Riges sårbarhed skabte en stadig mere ustabil situation. Desuden var oktobristerne og mange af de rettigheder, der støttede regeringen i dumaen, meget interesserede i de slaviske nationers skæbne i regionen og gik ind for en mere aktiv russisk støtte til dem.
Den russiske udenrigsminister Aleksandr Petrovich Izvolsky, der opererede fra en svag position og under pres hjemmefra, forsøgte at indgå en aftale med sin østrigske modpart, Alois, greve Lexa von Aehrenthal, hvorved Østrig ville besætte Bosnien-Hercegovina (som det havde udøvet nominelt overherredømme over siden 1878) til gengæld for at tillade en revision af Strædekonventionen, der ville give Rusland mulighed for at bringe sine krigsskibe ud af Sortehavet, hvis det var i krig, men ikke Tyrkiet. Der var efterfølgende uenighed om, hvad der var blevet aftalt, og i sidste ende besatte Østrig ensidigt Bosnien-Hercegovina uden at give Rusland nogen gengældende indrømmelser. Rusland protesterede, men kunne ikke opnå noget, da Tyskland utvetydigt kastede sin støtte bag Østrig.
Izvolsky måtte træde tilbage efter denne offentlige ydmygelse, og hans efterfølger, Sergey Dmitriyevich Sazonov, gik i gang med at opbygge en anti-østrigsk blok af Balkan-stater, herunder Tyrkiet. Dette mislykkedes, men i stedet var Rusland i stand til at sponsorere en serbisk-græsk-bulgarske-montenegrinske alliance, som havde succes i den første balkankrig mod Tyrkiet (1912-13). Dette syntes at være indvarslingen af en periode med større indflydelse for Rusland på Balkan. Østrig reagerede imidlertid ved at kræve, at det nyligt udvidede Serbien skulle nægtes en udgang til Adriaterhavet ved at oprette en ny stat, Albanien. Rusland støttede Serbiens ønske om en havn ved Adriaterhavet, men de europæiske magter besluttede sig til fordel for Østrig. Balkanalliancen faldt derefter fra hinanden, og Serbien og Grækenland kæmpede på Tyrkiets side i den anden balkankrig (1913). (Se også Balkankrigene.)
Mordet på ærkehertug Franz Ferdinand i juni 1914 og det efterfølgende østrigske ultimatum til Serbien bragte således Rusland i en meget vanskelig situation. Hvis Rusland svigtede Serbien og endnu en gang gav efter for det østrigske pres, ville Rusland ophøre med at blive taget alvorligt som deltager i Balkan-anliggender, og dets prestige som europæisk stormagt ville blive alvorligt kompromitteret. Alternativet var at optrappe Balkan-konflikten til det punkt, hvor Tyskland ville komme ind bag Østrig, og en generel europæisk krig ville opstå. Rusland valgte, forståeligt nok efter datidens standarder, det andet alternativ. Nikolaus II håbede, at han ved kun at mobilisere de styrker, der befandt sig på grænsen til Østrig-Ungarn, kunne undgå både tysk indgriben og en optrapning til verdenskrig. Resultatet blev imidlertid Første Verdenskrig og monarkiets ødelæggelse i 1917.
Den umiddelbare virkning af krigsudbruddet var at styrke den sociale opbakning til monarkiet. Dumaen tillod, at dens møder blev suspenderet i nogle måneder, og en række frivillige organisationer blev oprettet for at yde støtte til krigsindsatsen. Der blev oprettet zemstvo- og kommuneforeninger til at koordinere lægehjælp, forsyninger og transport. Der blev oprettet uofficielle krigsindustrikomitéer i større byer og i nogle provinser for at samle repræsentanter for lokale myndigheder, kooperativer, købmænd, industrifolk og arbejdere til gensidig høring om økonomiske prioriteter. Disse blev i sommeren 1915 suppleret med regeringsstøttede specialråd inden for forsvar, transport, brændstof og fødevareforsyning. Civilsamfundet syntes at være ved at modnes og diversificeres som følge af den nationale nødsituation.
I 1914 viste den fransk-russiske alliance sin værdi. Den tyske hær kunne have knust enten Frankrig eller Rusland alene, men ikke begge sammen. Den russiske invasion af Østpreussen i august 1914 var en fiasko: I to mislykkede slag blev næsten 150.000 russere taget til fange i to forgæves kampe. Invasionen fik dog tyskerne til at trække tropper tilbage fra deres vestfront og gjorde det dermed muligt for franskmændene at vinde det første slag ved Marne (6.-12. september 1914). Tyrkiets indtræden i krigen på Tysklands side var et stort tilbageslag, da det ikke blot skabte en ny front i Kaukasus (hvor de russiske hære klarede sig ret godt), men ved at lukke stræderne reducerede de forsyninger, som de allierede kunne levere til Rusland, enormt. Det mislykkede britiske og franske felttog i Dardanellerne og Bulgariens indtræden i krigen på tysk side betød, at der ikke kunne komme nogen hjælp sydfra.
Da Centralmagterne indledte en forårsoffensiv i 1915, var den russiske hær derfor allerede i forvejen i mangel af ammunition. Tyskerne og østrigerne var i stand til at besætte hele Polen og begynde at rykke ind i de vestlige provinser og i Østersøområdet, hvilket udløste en strøm af flygtninge, som forværrede den i forvejen alvorlige transportsituation.
De militære tilbageslag i 1915 og især manglen på ammunition affødte en stærk bølge af holdninger i Dumaen og statsrådet til fordel for at forsøge at tvinge regeringen til at blive mere lydhør over for den offentlige mening. Statsrådets centrum og venstrefløjen forenede sig med alle centrumpartierne i Dumaen, fra de Moderate Rettigheder til Kadetterne, for at danne en Progressiv Blok. Dens mål var at få dannet en “regering, der nyder offentlighedens tillid”, hvis ministre om muligt delvis skulle hentes fra de lovgivende kamre. Blokken opfordrede til et bredt program for politiske reformer, herunder løsladelse af politiske fanger, ophævelse af diskrimination af religiøse mindretal, jødernes frigørelse, selvstændighed for Polen, fjernelse af de resterende juridiske handicaps, som bønderne lider under, ophævelse af anti-fagforeningslovgivningen og demokratisering af lokalforvaltningen. Dette program havde støtte fra otte ministre, i det mindste som et forhandlingsgrundlag, men ikke fra premierministeren, Ivan Logginovich Goremykin, som betragtede det som et forsøg på at underminere enevælden.
Kejseren godkendte heller ikke den progressive blok. For Nikolaj kunne kun det autokratiske monarki opretholde en effektiv regering og undgå social revolution og det multinationale imperiums opløsning. Han nærede helt andre forestillinger om, hvordan krisen skulle håndteres. I august 1915 meddelte han, at han personligt ville overtage kommandoen over hæren og overlade kejserinden regeringsansvaret til kejserinden. Han flyttede med sin suite til Mogilyov i Hviderusland, hvor han forblev indtil revolutionen. Han spillede dog kun en ceremoniel rolle, idet han lod sin militære stabschef, general Mikhail Vasilyevich Alekseyev, fungere som den egentlige øverstkommanderende. I løbet af de næste par måneder afskedigede Nikolaj alle otte ministre, som havde støttet den progressive blok. Selv om han ikke var i stand til at spille den koordinerende rolle, som var så vigtig for regeringsførelsen, insisterede han stadig på, at han var enehersker, idet han fastholdt den endelige magt i sine hænder og forhindrede dygtige ministre i at koordinere administrationen af regeringen og krigsindsatsen. På afstand beordrede han hyppige meningsløse ministerskift (som af ondsindet sladder blev døbt “ministerielle springvandringer”), til dels under indflydelse af sin kone og Rasputin. Selv loyale monarkister fortvivlede over situationen, og i december 1916 blev Rasputin myrdet i en sammensværgelse, der involverede nogle af dem.
Ironisk nok blev den militære situation stærkt forbedret i 1916. Den polske og baltiske front blev stabiliseret, og i 1916 iværksatte general Aleksey Alekseyevich Brusilov en vellykket offensiv i Galizien, tog næsten 400.000 østrigske og tyske fanger og indtog Chernovtsy (Czernowitz).
I sidste ende var det krigens økonomiske effekt, der viste sig at være for stor for regeringen. Chokket fra ammunitionsmanglen fik en delvist vellykket reorganisering af industrien til at koncentrere sig om den militære produktion, og i slutningen af 1916 var hæren bedre forsynet end nogensinde før. Men livet på hjemmefronten var dystert. Den tyske og tyrkiske blokade kvæler de fleste importvarer. Fødevareforsyningen blev påvirket af indkaldelsen af talrige bønder og af, at transporten blev omdirigeret til andre behov. Den store belastning, som finansieringen af krigen medførte, skabte en accelererende inflation, som de almindelige arbejderes lønninger ikke kunne holde trit med. Strejkerne begyndte i sommeren 1915 og tog til i løbet af det følgende år, fik et stadig mere politisk præg og kulminerede i januar 1917 med en stor strejke, der var centreret omkring Putilov-våbenfabrikken og lokomotivfabrikken i Petrograd (det navn, som Sankt Petersborg fik i august 1914). Regeringen gjorde tingene endnu værre ved at arrestere alle medlemmer af arbejdergruppen i den centrale krigsindustrikomité.
Februarrevolutionen (marts, ny stil) (se Russisk revolution i 1917) begyndte blandt madkøerne i hovedstaden, som begyndte at kræve en ende på enevælden. Snart sluttede arbejdere fra de fleste af de store fabrikker sig til demonstrationerne. Det afgørende vendepunkt kom, da kosakker, der blev tilkaldt for at sprede folkemængderne, nægtede at adlyde ordrer, og tropper i byens garnison gjorde mytteri og gik over til oprørerne. Arbejderne og soldaterne skyndte sig at genskabe den institution, de huskede fra 1905, arbejder- og soldaterdeputeredes sovjet, som de huskede fra 1905. Snart blev deres eksempel fulgt i mange andre byer og hærenheder i hele kejserriget. Stillet over for truslen om en borgerkrig, der ville underminere krigsindsatsen, foretrak den militære overkommando at opgive Nikolaj II i håb om, at Dumaens ledere ville dæmme op for revolutionen og sikre en effektiv ledelse af den indenrigspolitiske front.
Efter aftale mellem Petrograd-sovjetten og dumaen blev der dannet en provisorisk regering, der blev ledet af fyrst Georgij Jevgenjevitj Lvov (formand for Zemstvounionen) og hovedsageligt bestod af kadetter og oktobrister, selv om Aleksandr Fjodorovitj Kerenskij sluttede sig til den fra Trudoviki. Den 2. marts (15. marts, ny stil) nåede denne regerings udsendinge frem til Pskov, hvor kejseren var strandet i sit tog, da han forsøgte at nå Petrograd. Han dikterede dem sin abdikation og bragte dermed det 300 år gamle Romanov-dynasti til ophør.
Hugh Seton-Watson Geoffrey Alan Hosking Dominic Lieven