Po zajęciu Warszawy przez armię francuską w 1806 r. rok później Napoleon I utworzył Księstwo Warszawskie, co przywróciło miastu stolicę. Upadek cesarza francuskiego doprowadził jednak do okupacji przez Rosję.

W Królestwie Kongresowym Polskim (1815–1830), utworzonym przez Kongres Wiedeński i rządzonym przez cara Rosji, rzeczywista niepodległość narodowa pozostawała nieuchwytnym celem, a Warszawa odegrała znaczącą rolę w walkach o zrzucenie obcej dominacji.

Powstanie Listopadowe, które zapoczątkowało wojnę rosyjsko-polską 1831 r., w której początkową przewagę mieli Polacy, zakończyło się szturmem na obronę Warszawy i zapoczątkowaniem 30-letnich rządów wojskowych.

Rozwój gospodarczy jednak trwał nadal i do połowy XIX wieku przemysł tekstylny, metalowy i garbarski był już dobrze rozwinięty, a miasto stało się centrum ogólnokontynentalnej sieci kolejowej.

Rozwój kolei uczynił z Warszawy ważny węzeł kolejowy, otwarto linie do Wiednia (1848), Sankt Petersburga (1862), Bydgoszczy (1862), Terespola (1867), Kowla (1873), Mławy (1877), Kalisza (1902) ) wraz z kilkoma krótszymi linijkami.

W latach 1875 i 1908 wybudowano dwa mosty kolejowe. W 1864 roku otwarto pierwszy żelazny most drogowy na kamiennych podporach – Most Kierbedzia.

Był to wówczas jeden z najnowocześniejszych mostów w Europie. Dziś na tych samych podporach stoi most Śląsko-Dąbrowski.

Dopiero wtedy władze miasta przystąpiły do ​​odbudowy Pragi, która została poważnie zniszczona podczas powstania kościuszkowskiego, listopadowego i wojny napoleońskiej.

W 1862 r. otwarto ponownie uczelnię, w 1898 r. powołano Instytut Techniczny Mikołaja II (poprzednik Politechniki Warszawskiej).

Ogólnie rzecz biorąc, rozkwit Warszawy nastąpił pod koniec XIX wieku pod rządami burmistrza Sokratesa Starynkiewicza (1875–92), urodzonego w Rosji generała mianowanego przez cara Aleksandra III.

Pod rządami Starynkiewicza w Warszawie powstały pierwsze systemy wodno-kanalizacyjne zaprojektowane i zbudowane przez angielskiego inżyniera Williama Lindleya i jego syna Williama Heerleina Lindleya, a także rozbudowę i modernizację wagonów konnych, oświetlenia ulicznego i gazowni.

Starynkiewicz był także fundatorem Cmentarza Bródnowskiego (1884), do dziś jednego z największych cmentarzy europejskich. Na pamiątkę Prezydenta jeden z warszawskich placów nosi imię Starynkiewicza, choć reprezentował on władze rosyjskie.

Rozwojowi Warszawy towarzyszył jednak intensywny atak na polską tożsamość narodową. Rozpoczął się okres rusyfikacji, a warszawiacy porzucili politykę narodową na rzecz okresu „pozytywizmu”, którego celem było za wszelką cenę zachowanie polskiej kultury.

Pierwszy spis ludności Imperium Rosyjskiego z 1897 r. wykazał, że ludność Warszawy składała się z 61,7% Polaków, 27,1% Żydów, 7,3% Rosjan, 1,7% Niemców i 2,2% innych.

Według spisu ludności z 1897 r. Warszawa była trzecim co do wielkości miastem Imperium Rosyjskiego (po Moskwie i Petersburgu) oraz największym polskim miastem położonym w zaborze rosyjskim.

W 1904 roku wybudowano pierwszą elektrownię. Miasto zainstalowało elektryczne latarnie uliczne, a w 1908 roku uruchomiło pierwszą linię tramwaju elektrycznego.

Podobnie jak Londyn, ludność Warszawy została poddana segmentacji dochodowej. Gentryfikacja wewnętrznych przedmieść zmusiła biedniejszych mieszkańców do przenoszenia się za rzekę na Pragę lub Powiśle i Solec, podobnie jak East End w Londynie i London Docklands.

Biedniejsze mniejszości religijne i etniczne, takie jak Żydzi, osiedlały się w zatłoczonych częściach północnej Warszawy, na Muranowie.