Po 1906 r. Rosja przez pewien czas musiała prowadzić ostrożną politykę zagraniczną, aby zyskać czas na przeprowadzenie reform w kraju, doposażenie armii i odbudowę rozbitej marynarki. Realizowała te cele z pomocą ogromnych pożyczek francuskich, które były uzależnione od wzmocnienia sojuszu francusko-rosyjskiego zarówno w sensie dyplomatycznym, jak i militarnym.
Wykluczona jako poważny gracz w Azji Wschodniej, Rosja poświęcała znacznie więcej uwagi sprawom Bałkanów, gdzie słabość monarchii Habsburgów i Imperium Osmańskiego generowała coraz bardziej niestabilną sytuację. Poza tym Oktobrystów i wielu Prawych, którzy popierali rząd w Dumie, bardzo interesował los narodów słowiańskich tego regionu i opowiadali się za bardziej aktywnym rosyjskim wsparciem dla nich.
Operating z pozycji słabości i pod presją z domu, rosyjski minister spraw zagranicznych, Aleksandr Petrovich Izvolsky, próbował zawrzeć układ z jego austriackim odpowiednikiem, Alois, hrabia Lexa von Aehrenthal, w którym Austria zajmie Bośni i Hercegowiny (nad którym wykonywała nominalne suzerainty od 1878 roku) w zamian za zezwolenie na rewizję konwencji cieśniny, które pozwoliłyby Rosji wprowadzić swoje okręty wojenne z Morza Czarnego, jeśli był w stanie wojny, ale Turcja nie. Później nie było zgody co do tego, co zostało uzgodnione, i w końcu Austria jednostronnie zajęła Bośnię i Hercegowinę, nie czyniąc Rosji żadnych wzajemnych ustępstw. Rosja protestowała, ale nie była w stanie nic osiągnąć, ponieważ Niemcy jednoznacznie poparły Austrię.
Izvolsky musiał ustąpić po tym publicznym upokorzeniu, a jego następca, Sergey Dmitriyevich Sazonov, rozpoczął budowę antyaustriackiego bloku państw bałkańskich, w tym Turcji. Nie udało się to, ale w zamian Rosja była w stanie sponsorować sojusz serbsko-grecko-bułgarsko-czarnogórski, który odniósł sukces w pierwszej wojnie bałkańskiej przeciwko Turcji (1912-13). Wydawało się, że zapowiada to okres większych wpływów Rosji na Bałkanach. Austria zareagowała jednak żądaniem, by niedawno powiększonej Serbii odebrać dostęp do Adriatyku poprzez utworzenie nowego państwa – Albanii. Rosja poparła serbskie pragnienie posiadania adriatyckiego portu, ale mocarstwa europejskie opowiedziały się za Austrią. Sojusz bałkański rozpadł się, a Serbia i Grecja walczyły po stronie Turcji w drugiej wojnie bałkańskiej (1913). (Patrz także Wojny bałkańskie.)
Zabójstwo arcyksięcia Franciszka Ferdynanda w czerwcu 1914 roku i następujące po nim austriackie ultimatum wobec Serbii postawiło więc Rosję w bardzo trudnej sytuacji. Gdyby Rosja zawiodła Serbię i ponownie uległa austriackim naciskom, przestałaby być poważnie traktowana jako uczestnik spraw bałkańskich, a jej prestiż jako wielkiego mocarstwa europejskiego zostałby poważnie zagrożony. Alternatywą była eskalacja konfliktu bałkańskiego do tego stopnia, że za Austrię weszłyby Niemcy i doszłoby do wojny ogólnoeuropejskiej. Zrozumiałe, jak na ówczesne standardy, było wybranie przez Rosję drugiej alternatywy. Mikołaj II miał nadzieję, że mobilizując tylko siły na granicy z Austro-Węgrami, uda mu się uniknąć zarówno niemieckiej interwencji, jak i eskalacji w kierunku wojny światowej. Rezultatem była jednak I wojna światowa i zniszczenie monarchii w 1917 r.
Natychmiastowym skutkiem wybuchu wojny było wzmocnienie społecznego poparcia dla monarchii. Duma pozwoliła na zawieszenie sesji na kilka miesięcy, a wiele dobrowolnych organizacji powstało, aby wesprzeć wysiłek wojenny. Powstawały związki ziomkostw i związki komunalne, które miały koordynować pomoc medyczną, zaopatrzenie i transport. W większych miastach i niektórych prowincjach powstały nieoficjalne Komitety Przemysłu Wojennego, które skupiały przedstawicieli władz lokalnych, spółdzielni, kupców, przemysłowców i robotników w celu wzajemnych konsultacji na temat priorytetów gospodarczych. Latem 1915 roku uzupełniono je o sponsorowane przez rząd Rady Specjalne w dziedzinie obrony, transportu, zaopatrzenia w paliwo i żywność. Społeczeństwo obywatelskie wydawało się dojrzewać i różnicować w wyniku narodowego zagrożenia.
W 1914 roku sojusz francusko-rosyjski udowodnił swoją wartość. Armia niemiecka mogła zmiażdżyć Francję lub Rosję sama, ale nie obie razem. Rosyjska inwazja na Prusy Wschodnie w sierpniu 1914 roku zakończyła się niepowodzeniem: w dwóch nieudanych bitwach do niewoli dostało się prawie 150 000 Rosjan. Inwazja ta spowodowała jednak wycofanie przez Niemców wojsk z frontu zachodniego, co umożliwiło Francuzom wygranie pierwszej bitwy nad Marną (6-12 września 1914). Przystąpienie Turcji do wojny po stronie Niemiec było dużym ciosem, gdyż nie tylko stworzyło nowy front na Kaukazie (gdzie wojska rosyjskie radziły sobie dość dobrze), ale zamykając cieśniny ogromnie ograniczyło dostawy, jakie alianci mogli dostarczyć do Rosji. Niepowodzenie brytyjskiej i francuskiej kampanii w Dardanelach oraz przystąpienie Bułgarii do wojny po stronie niemieckiej oznaczało, że żadna odsiecz nie mogła nadejść z południa.
Gdy zatem mocarstwa centralne rozpoczęły wiosenną ofensywę w 1915 r., armii rosyjskiej brakowało już amunicji. Niemcom i Austriakom udało się zająć całą Polskę i rozpocząć ekspansję do zachodnich prowincji i regionu bałtyckiego, wywołując zalew uchodźców, którzy pogorszyli i tak już poważną sytuację transportową.
Kłopoty militarne 1915 roku, a zwłaszcza brak amunicji, wywołały w Dumie i Radzie Państwowej silny przypływ opinii popierających próbę zmuszenia rządu do większej wrażliwości na opinię publiczną. Centrum i lewica Rady Państwowej połączyły się ze wszystkimi partiami centrowymi w Dumie, od Umiarkowanych Praw do Kadetów, tworząc Blok Postępowy. Jego celem było doprowadzenie do powstania „rządu cieszącego się zaufaniem publicznym”, którego ministrowie mieli być w miarę możliwości wybierani częściowo z izb ustawodawczych. Blok postulował szeroki program reform politycznych, w tym uwolnienie więźniów politycznych, zniesienie dyskryminacji mniejszości religijnych, emancypację Żydów, autonomię dla Polski, likwidację pozostałych ograniczeń prawnych dla chłopów, zniesienie ustawodawstwa antyzwiązkowego, demokratyzację samorządów. Program ten miał poparcie ośmiu ministrów, przynajmniej jako podstawa do negocjacji, ale nie premiera Iwana Logginowicza Goremykina, który uważał go za próbę podważenia autokracji.
Cesarz również nie popierał Bloku Postępowego. Dla Mikołaja tylko monarchia autokratyczna mogła utrzymać skuteczny rząd i uniknąć rewolucji społecznej oraz rozpadu wielonarodowego imperium. Miał on zupełnie inne wyobrażenia na temat tego, jak poradzić sobie z kryzysem. W sierpniu 1915 r. ogłosił, że przejmuje osobiste dowództwo nad armią, pozostawiając cesarzowej odpowiedzialność za rząd. Przeniósł się wraz z apartamentem do Mohylewa na Białorusi, gdzie pozostał do wybuchu rewolucji. Odgrywał jednak tylko rolę ceremonialną, pozwalając swojemu szefowi sztabu wojskowego, generałowi Michaiłowi Wasiliewiczowi Aleksiejewowi, pełnić rolę prawdziwego głównodowodzącego. W ciągu następnych kilku miesięcy Mikołaj zdymisjonował wszystkich ośmiu ministrów, którzy popierali Blok Postępowy. Chociaż nie był w stanie odgrywać roli koordynatora, która była tak istotna dla funkcjonowania rządu, nadal upierał się, że jest autokratą, utrzymując ostateczną władzę w swoich rękach i uniemożliwiając zdolnym ministrom koordynowanie administracji rządowej i działań wojennych. Z daleka zarządzał częste bezsensowne zmiany ministerialne (nazywane przez złośliwych plotkarzy „skokami ministerialnymi”), częściowo pod wpływem swojej żony i Rasputina. Nawet lojalni monarchiści rozpaczali nad sytuacją, a w grudniu 1916 roku Rasputin został zamordowany w wyniku spisku, w który zaangażowani byli niektórzy z nich.
Jak na ironię, w 1916 roku sytuacja militarna znacznie się poprawiła. Fronty polski i bałtycki zostały ustabilizowane, a w 1916 roku gen. Aleksiej Aleksiejewicz Brusiłow rozpoczął udaną ofensywę w Galicji, wziął prawie 400 000 austriackich i niemieckich jeńców i zdobył Czernowce (Czernowitz).
W końcu to efekt ekonomiczny wojny okazał się zbyt duży dla rządu. Szok wywołany brakiem amunicji spowodował częściowo udaną reorganizację przemysłu w celu skoncentrowania się na produkcji wojskowej, a do końca 1916 roku armia była lepiej zaopatrzona niż kiedykolwiek wcześniej. Ale życie na froncie wewnętrznym było ponure. Niemiecka i turecka blokada uniemożliwiła większość importu. Na zaopatrzenie w żywność wpływ miało powołanie do wojska licznych chłopów oraz przekierowanie transportu na inne potrzeby. Obciążenia związane z finansowaniem wojny powodowały coraz szybszą inflację, za którą nie nadążały płace zwykłych robotników. Strajki rozpoczęły się latem 1915 roku i nasiliły się w następnym roku, nabierając coraz bardziej politycznego zabarwienia i osiągając kulminację w wielkim strajku w zakładach zbrojeniowych i lokomotywowni Putiłowa w Piotrogrodzie (nazwa nadana Petersburgowi w sierpniu 1914 roku) w styczniu 1917 roku. Rząd pogorszył sytuację, aresztując wszystkich członków grupy robotniczej Centralnego Komitetu Przemysłu Wojennego.
Rewolucja lutowa (marzec, Nowy Styl) (patrz rewolucja rosyjska z 1917 roku) rozpoczęła się wśród kolejek po żywność w stolicy, która zaczęła wzywać do zakończenia autokracji. Wkrótce do demonstracji przyłączyli się robotnicy z większości dużych fabryk. Istotny punkt zwrotny nastąpił, gdy Kozacy wezwani do rozpędzenia tłumu odmówili wykonania rozkazów, a oddziały garnizonu miejskiego zbuntowały się i przeszły na stronę powstańców. Robotnicy i żołnierze pospiesznie zaczęli tworzyć na nowo instytucję, którą pamiętali z 1905 r. – Sowiet Delegatów Robotniczych i Żołnierskich. Wkrótce za ich przykładem poszło wiele innych miast i jednostek wojskowych w całym imperium. W obliczu zagrożenia wojną domową, która podważyłaby wysiłek wojenny, naczelne dowództwo wojskowe wolało porzucić Mikołaja II w nadziei, że przywódcy Dumy powstrzymają rewolucję i zapewnią skuteczne przywództwo na froncie wewnętrznym.