В 1851 году в городе проживало 16 795 жителей, насчитывалось 2389 домов, 324 лавки и магазина: Иркутск становится крупнейшим городом Сибири. В ознаменование присоединения к России в 1858 году Приамурского края открыты деревянные Амурские ворота, на фронтоне которых была надпись «Путь к Великому океану»; генерал-губернатор удостоен титула — граф Маравьёв-Амурский.
В 1860 году появляется первая частная газета «Амур». 12 января 1862 года в Иркутске произошло Цаганское землетрясение силой до 8 баллов: лёд на Ангаре дал трещины. В 1863 году открыт первый китайский магазин. В Иркутск прибывают ссыльные поляки. Население города составляет 28 тысяч человек, в том числе 15 тыс. мужчин и 13 тыс. женщин; ссыльных насчитывается 3768 человек. В 1864 году подведена телеграфная линия на Петербург. В 1866 году в Иркутске проходил суд над 683 поляками, поднявшими восстание на Байкале. В советское время одна из улиц Иркутска была переименована в улицу Польских Повстанцев.
22 и 24 июня 1879 года в Иркутске полыхал пожар, практически уничтоживший исторический центр старого города. Это событие поделило историю города на допожарный и послепожарный Иркутск. 1883 год оказался аномальным: в июне реки вышли из берегов, а в июле прошёл крупный град. В 1884 году городскими властями введён запрет на курение в общественных местах. В Иркутске проведён телефон. В 1890 году в городе останавливался А. Чехов, назвав Иркутск «интеллигентным городом». 16 августа 1898 года в городе прибыл первый поезд. Летом 1899 года произошло землетрясение.
XX век
Вступление белочехов в Иркутск, 1918 год
Начало XX века в Иркутске ознаменовалось развитием революционного движения. В октябре 1905 года в городе проходила всеобщая забастовка рабочих и служащих. 30 августа 1908 года социал-демократы попытались сорвать торжественное открытие памятника царю, объявив этот день «Чёрным праздником» царских чиновников. В 1908—1909 гг. в городе проживал знаменитый революционер С. Киров. Промышленность дореволюционного города составляли заводы по ремонту поездов, золотоплавильная мастерская, механические и телегостроительные мастерские, два деревообрабатывающих завода, две электростанции, пивоваренные заводы, кирпичный, кожевенный, мукомольный, водочный заводы, типографии. В марте 1917 года было упразднено Иркутское генерал-губернаторство, генерал-губернатор А. Пильц арестован; в мае ушёл в отставку председатель городской Думы Н. Патлых.
Советская власть была временно установлена после подавления восстания юнкеров в декабре 1917 года. В июне 1918 года в город вошёл Чехословацкий корпус, в июле власть перешла в руки Сибирского Временного правительства. В ноябре 1918 году в Иркутск прибывает А. Колчак, расстрелянный по постановлению Иркутского военно-революционного комитета в феврале 1920 года на берегу реки Ушаковки. 7 марта 1920 года в город вошла Красная Армия.
В 1926 году Иркутская губерния была упразднена, в составе Сибирского края образован Иркутский округ. В 1930 году Иркутск стал центром Восточно-Сибирского края, в 1937 году — Иркутской области. В 1920-е годы появляются городские автобусные маршруты, авиасообщение с другими городами. В 1936 году открыт первый железобетонный мост через Ангару. На 1930-е годы пришлось строительство чаепрессовочной фабрики, авиационного завода, двух машиностроительных заводов, завода по изготовлению горного оборудования; меховой, швейной, обувной фабрик; мясокомбината и хлебозаводов; открываются медицинский, педагогический, горно-металлургический, сельскохозяйственный, финансово-экономический институты. В годы Великой Отечественной войны на фронт ушло около 20 тысяч иркутян, половина из которых не вернулась.