Еще в конце XIX века в различных городах Прибалтики возникают подпольные революционные организации. В революционном движении все более влиятельным становится марксизм. В начале 90-х годов появились первые марксистские кружки в Эстонии, Латвии и Литве. В 1893 году была создана марксистская партия «Социал-демократия Королевства Польского и Литовского» (СДКПиЛ), а в том же году в Вильнюсе сформировалась нелегальная Литовская социал-демократическая группа. После создания РСДРП во всех крупных городах Прибалтики были созданы ее ячейки.
Революция 1905 года захватила и Прибалтику. Уже 12 января 1905 года в Таллине началась забастовка, подготовленная местным комитетом РСДРП, в знак солидарности с жертвами расстрела демонстрации 9 января в Петербурге. Забастовка продолжалась до 24 января и была поддержана стачками, митингами и демонстрациями в Нарве, Пярну и Таллине.
12 января 1905 года началась забастовка и в Риге. На следующий день состоялась демонстрация, в которой приняло участие 80 тысяч человек. Полиция стреляла по демонстрантам. Было убито 70 человек. Несмотря на эту расправу, забастовка продолжалась до 20 января. В эти же дни состоялись стачки в Лиепае (Либаве), Елгаве (Мигаве), Вентспилсе (Виндаве), Даугавпилсе (Двинске) и других городах. Даже в сельской местности (в Дурбе и Дундаге) состоялись митинги солидарности с участниками рижской забастовки. В январе—марте 1905 года забастовки прокатились и по Литве.
Весной и летом 1905 года революционные выступления в Прибалтике продолжились. 30 апреля — 2 мая в Таллине прошла политическая стачка, которая сопровождалась митингом и демонстрацией. В июле в политической стачке в Таллине приняло участие около 6 тысяч человек. В Ковненской и Сувалкской губерниях весной и летом прошли массовые политические демонстрации и забастовки сельскохозяйственных рабочих.
Весной 1905 года в Латвии социал-демократы стали создавать боевые дружины. 1 мая по всей Латвии, в том числе и в сельской местности (Рауне, Лаздоне, Олайне, Калинмуйже), прошли политические стачки, митинги и демонстрации. 9 июля состоялась политическая забастовка в память о событиях 9 января. В Риге бастовало свыше 30 тысяч человек. Забастовки проходили в Лиепае, Елгаве, Вентспилсе, Даугавпилсе. В июне восстали матросы военного порта в Лиепае. Произошли солдатские волнения в Даугавпилсе и Даугавгриве (Усть-Двинске). В конце июля забастовало свыше 30 тысяч сельскохозяйственных рабочих. 6 августа Курляндская губерния была объявлена на военном положении.
Осенью 1905 года борьба приобрела еще более острый характер. В ночь на 7 сентября отряд боевой дружины напал на центральную рижскую тюрьму, освободив политических заключенных, которые были приговорены к смертной казни.
Рабочие Прибалтики приняли самое активное участие во всероссийской октябрьской стачке 1905 года. Начавшаяся 12 октября, забастовка на железных дорогах Латвии 15 октября переросла во всеобщую.
14 октября забастовали рабочие железных дорог в Таллине, Нарве, Валге и других городах и станциях. В Таллине полиция расстреляла митинг рабочих. 90 человек было убито. Похороны жертв вылились в грандиозную демонстрацию 40 тысяч человек.
Такой же расстрел демонстрации рабочих в Вильнюсе 16 октября вызвал такую же демонстрацию протеста против властей во время похорон жертв расстрела.
Революция распространилась на деревню. В селах Латвии создавались крестьянские распорядительные комитеты, заменявшие волостные правления, а также отряды народной милиции. 19 ноября в Риге состоялся съезд волостных представителей Лифляндской и Курляндской губерний, предложивший ликвидировать повсюду волостные управления и заменить их революционными распорядительными комитетами.
В половине волостей Ковненской губернии и литовских уездов Сувалкской губернии были созданы новые волостные управления, а старые закрыты.
Эстонские верхи, удовлетворенные царским манифестом 17 октября, 27 ноября созвали в Тарту Всеэстонское народное собрание. Однако революционно настроенные делегаты этого собрания потребовали свергнуть самодержавие и создать революционное самоуправление. Таких самоуправлений в Эстонии было создано около 50.
Власти принимали решительные меры для подавления революции. В конце ноября Лифляндия была объявлена на военном положении. 10 декабря на военное положение были переведены Таллин и Харьюский уезд. Однако революционная борьба продолжалась. В конце ноября — начале декабря произошли вооруженные восстания в Туккуме (Тукумсе), Талсы (Тальсене), Айзпуте ^Газенпоте), Лиелварде (Левенварде). В Венстпилсе и в ряде местечек власть перешла в руки восставших. Вооруженные столкновения происходили в сельской местности Эстонии.
Однако революционеры были разбиты. По всей Прибалтике действовали карательные отряды. Только в Эстонии с декабря 1905 по февраль 1906 года каратели расстреляли около 300 человек и подвергли телесному наказанию 600 человек. В Латвии репрессиям было подвергнуто около 10 тысяч человек.
Но и после начала наступления на революцию борьба против властей не прекращалась. Продолжались забастовки. В Латвии развернулось партизанское движение так называемых «лесных братьев».
Военное положение в Латвии и Эстонии сохранялось до 1908 года. Памятуя о революционных настроениях в деревне, немецкие бароны увольняли латышских батраков и привозили на их место немецких колонистов. Царское правительство стало расселять на месте высланных латышских крестьян переселенцев из Центральной России.
В свою очередь, крестьянская беднота Прибалтики, отчаявшаяся добиться улучшения своего положения, сама покидала родные места. В Латвии тысячи крестьян уходили в города. В Эстонии начался массовый исход из деревни батраков и малоземельных крестьян. После революции 1905 года до 1914-го в другие губернии России и за границу выехало около 200 тысяч человек из эстонской деревни. Усилилась и эмиграция крестьян из Литвы.
Другим следствием революции 1905–1907 годов стала активизация требований национального самоопределения на окраинах России. Как отмечают Р. Мисиунас и Р. Таагепера, «устранение ограничений на печать, издаваемую на национальных языках, в равной степени повлияло на всех, но особенно способствовало культурному развитию Литвы. Создание Государственной думы также способствовало росту политической активности на западе страны. Хотя после событий 1905 года многие лидеры были сосланы или эмигрировали, эстонцы и латвийцы получили представительство среди депутатов имперской Думы. Благодаря новому российскому законодательству литовцы получили группу опытных политических лидеров».
В Прибалтике стали создаваться националистические партии. В 1907 году вокруг литовской газеты «Вильтис» («Надежда») формируется политическая группа во главе с А. Сметоной и А. Вальдемарасом, ставшая ядром националистической партии таутининков.
Вскоре после разгрома революционного движения в Прибалтике возобновились рабочие выступления. 16 октября 1908 года в Таллине бастовало свыше 8 тысяч рабочих. 18 апреля 1912 года в знак протеста против расстрела рабочих на Лене в Риге произошла забастовка, в которой приняло участие 65 тысяч человек.