В ночь на 9 декабря 1917 года харьковские рабочие и революционные солдаты с помощью прибывших русских революционных отрядов по призыву большевистской организации разоружили автобронедивизион, который находился под влиянием контрреволюционных сил, заняли почту, телеграф, вокзал и другие важные пункты. Советская власть в городе победила окончательно.

I Всеукраинский съезд Советов, который состоялся в Харькове 11 — 12 (24 — 25) декабря 1917 года, провозгласил Украину Республикой Советов. Объявив недействительными все распоряжения Центральной рады, съезд наметил мероприятия по проведению в жизнь ленинских декретов, принятых II Всероссийским съездом Советов, и торжественно заявил об установлении нерушимого союза Советской Украины и Советской России.

С 1917 по 1934 год с небольшими перерывами Харьков — столица Украинской Советской Социалистической Республики.

За годы Советской власти город превратился в один из крупнейших индустриальных и культурных центров страны.

После окончания гражданской войны и восстановления промышленности начался быстрый рост города.

В 1931 году под Харьковом вырос тракторный завод имени Орджоникидзе — одно из крупнейших в мире предприятий тракторной промышленности. Через три года вступил в действие турбогенераторный завод имени Кирова, оборудованный по последнему слову техники.

В годы первых пятилеток были построены такие предприятия, как завод «Электростанок» (ныне электроаппаратный), «Гидропривод», завод полиграфических машин, станкостроительный завод, завод подъемно-транспортного оборудования, завод тракторных деталей «Поршень», маркшейдерских инструментов и многие другие.

Старейшие харьковские заводы — «Серп и молот», паровозостроительный и другие — были коренным образом реконструированы и значительно расширены. Так, завод ХЭМЗ уже в 1937 году выпустил больше продукции, чем ее давала вся промышленность города в 1913 году.

В 1940 году на промышленных предприятиях Харькова работало более 300 тысяч человек, то есть больше, чем было всего населения в городе до революции. В 1940 году объем продукции харьковской промышленности в 12 раз превысил уровень 1913 года.

Особенно бурно развивалась машиностроительная и металлообрабатывающая промышленность.

Машиностроение Харькова в 1940 году давало 40 процентов продукции всей машиностроительной промышленности Украины и шесть процентов машиностроительной продукции Советского Союза.

Быстрыми темпами развивался и железнодорожный транспорт. До 1940 года на территории Харьковской области было проложено более тысячи километров железнодорожных путей, городской железнодорожный узел оснащен новейшим оборудованием.

По своему народнохозяйственному значению Харьков вышел в ряд ведущих городов Советского Союза.

За годы Советской власти Харьков превратился в один из центров культуры. До Великой Отечественной войны в 36 вузах и 41 техникуме города готовились квалифицированные кадры для всех отраслей народного хозяйства. В 70 научно-исследовательских институтах и специальных лабораториях велась большая научная работа. В городе были построены Дворцы культуры, кинотеатры, библиотеки, музеи, крупные спортивные комплексы.

Развивалось городское хозяйство, рос и хорошел Харьков. В довоенный период было построено более двух миллионов квадратных метров жилой площади. Население города по сравнению с 1917 годом увеличилось почти в 2,2 раза и составляло в 1939 году 833 тысячи человек, а территория города равнялась тридцати тысячам гектаров.

Неузнаваемо изменились улицы и площади города. Большинство улиц украсили новые жилые и административные здания. Возникли прекрасные магистрали: проспекты Ленина и «Правды», площадь Дзержинского, улицы Красина, «Правды» и другие. Застраивался не только центр города, но и окраины. Рядом с тракторным заводом вырос благоустроенный рабочий поселок тракторозаводцев, положивший начало жилому массиву Орджоникидзевского района. В ходе строительства жилых кварталов этого района воплощались передовые для того времени градостроительные идеи, состоявшие в четком делении промышленных и жилых кварталов с устройством между ними защитной зеленой полосы шириной в полкилометра. Кроме поселка ХТЗ, в довоенные годы было построено еще несколько рабочих поселков: в северо-восточной части города — поселки ХЭМЗа и ХТГЗ, в северо-западной, на Лысой Горе — поселок железнодорожников Красный Октябрь. В 1940 году город протянулся с севера на юг на 22 километра, с востока на запад — на 19 километров. Более чем на 300 километров пролегла по городу трасса водопровода, жилые кварталы получили газ. Вместо конки и узкоколейного трамвая начали движение ширококолейные трамваи, автобусы и троллейбусы. Зеленые насаждения заняли площадь в 2400 гектаров.

Вероломное нападение фашистской Германии на нашу страну прервало созидательную жизнь города. С первых дней войны десятки тысяч харьковчан ушли добровольцами на фронт. 18 692 коммуниста и 86 424 комсомольца-харьковчанина пополнили ряды Красной Армии. 85 тысяч добровольцев города составили корпус народного ополчения. Более 100 тысяч харьковчан трудились на сооружении оборонительных объектов, опоясав город двумя, а на некоторых участках — тремя линиями противотанковых рвов. Опираясь на мощную систему оборонительных сооружений, созданных героическим трудом харьковчан, части Красной Армии в упорных боях на некоторое время задержали продвижение гитлеровских войск, что дало возможность провести эвакуацию населения, промышленных предприятий, научных и учебных учреждений на восток страны.

Оккупировав город, фашисты установили в нем режим кровавого террора и насилия.

Но близился час освобождения Харькова. 23 августа 1943 года войска Степного фронта при активном содействии частей и соединений Воронежского и Юго-Западного фронтов освободили город от фашистских захватчиков. В боях за Харьков с великой силой проявилась нерушимая дружба народов Советского Союза. Более 220 воинов различных национальностей, сражавшихся с врагом на земле Харьковщины, были удостоены высокого звания Героя Советского Союза. Харьковчане свято чтут память о героических подвигах сынов нашей Родины. Свыше двадцати улиц Харькова названы именами героев, участвовавших в боях за город: дважды Героев Советского Союза Маршала Советского Союза И. С. Конева и Маршала бронетанковых войск П. С. Рыбалко, Героев Советского Союза Э. Б. Ахсарова, А. А. Деревянко, П. С. Кандаурова, С. Н. Орешкова, А. И. Ощепкова, П. Н. Широнина и других.