1900年6月1日晚，义和团聚众起义，手持大刀长枪，焚烧了东夹巷的基督教浸礼会，烧死了持枪行凶的英国传教士。1901年《辛丑条约》签订后，在“庚子赔款”中，山西省负担了100万两白银的款项，另外太原地区还赔偿所谓“教友补贴”50万两白银。外籍传教士获得这些赔款后，进一步扩大了经济和文化侵略。1905年，正太铁路通车，英国商福公司企图独霸山西的矿产资源，派哲美森到太原，阴谋夺取平定、寿阳、潞安、泽州等县矿产的开采权，逼令地方官吏查封民间矿产。为此，太原大、中学校学生纷纷****，并立即得到全国以及国外山西藉学生的热烈响应。同年8月，山西留日学生、同盟会会员谷思慎、荣风来奉命回到山西发展组织，革命气氛更加浓厚。1906年，山西留日学生李培仁，痛心于争矿运动迟迟没有结果，留下写有“山西人未全死，绝不能令外族侵我寸土”的遗书，在东京投海，以死抗议。灵柩运回太原后，全市各界数千人在文瀛湖畔举行了公祭大会。会上，订出了“争矿自办、募捐赎矿”等具体办法。经过学生、知识分子和各界人士的不懈斗争，取得了护矿运动的胜利。
1911年10月10日武昌起义爆发，太原新军士兵首先响应。
10月29日拂晓，新军第一标（即第一团）的两个连，在营长姚以阶带领下，由新南门进城攻入巡抚衙门，击毙了山西巡抚陆钟琦、新军协统谭振德和反对起义的营长熊国斌等。次日，在山西谘议局召开了军政各界会议，组成了山西军政各界分府，阎锡山任都督，同时发表起义宣言，通电全国。太原起义后，清政府急派吴禄贞任山西巡抚，命率兵镇压当地革命活动。吴是早期的同盟会员，奉命后在石家庄按兵不动，并与晋军协商组织燕晋联军直捣北京的计划。
不料事泄，被袁世凯收买的内奸马慧田刺死。紧接着清政府改派张锡銮任山西巡抚，督率北洋军卢永祥部，沿正太铁路南进，山西军民在娘子关与清军交战受挫，阎锡山逃往忻州，太原又重归清朝统治。
1912年，清政府被推翻，阎锡山在袁世凯的支持下，占据了山西，太原人民又陷入了封建军阀的黑暗统治。
1919年“五四”运动爆发后，5月7日，太原大、中学生3000余人在海子边隆重集会，积极声援北京学生的反帝爱国斗争。之后，又纷纷进行****、游行、讲演等活动，并举行了6000余人的反帝爱国大示威。反帝爱国运动和新文化运动在太原迅速发展起来。1920年夏，中国早期的马克思主义者高君宇，从北京回到太原，在省立第一中学召集部分青年座谈人生观和世界观，宣传马克思主义，传播新思想、新文化，并成立了马克思主义学习研究小组。成员有：王振翼、贺昌、李毓棠、贺凯、武灵初、高成哲、梁振、张法古（即张稼夫）等，由王振翼、贺昌分别相任正、副组长。不久太原宣传新文化的第一个刊物由王振翼主办的《平民周刊》问世。1921年5月1日，太原的第一个中国社会主义青年团组织正式成立。以后的一个时期，中国社会主义青年团组织不仅为统一太原地区青年运动做出了积极的贡献，而且给中国共产党组织在太原的建立进行了必要的政治准备和组织准备。
1924年秋，中国共产党太原支部诞生，支部委员是张叔平、傅懋恭（彭真）和纪廷梓。从此，在党的领导下，太原地区的新民主主义革命逐步开展起来。1925年，在党的领导下，爆发了第一次群众性的反对阎锡山征收房税的斗争。5月16日，全市大中学生一万余人举行了规模空前的示威游行，并到省议会质询，到省长公署请愿。“打倒贪官”、“反对房税”的口号此起彼伏，威震全城。阎锡山慑于群众压力，被迫作出“房税当日取消，已收者全数退还”的决定，反对房税的斗争以胜利告终。1925年，“五卅”惨案在上海发生后，太原工人立即响应。党派彭真等同志参与了“太原市沪案后援会”的工作，全市各界人士行动起来，工人罢工、学生****、商人罢市，汇成了前所未有的反帝洪流，有力地支援了上海工人的爱国斗争。1925年冬，中国共产党太原地方委员会正式成立。第二年****山西临时省委也在太原成立。从此，太原工人运动更为蓬勃地发展起来。太原成为全省革命活动的中心。
1927年，******发动“四？一二”政变后，阎锡山疯狂镇压革命活动。太原党组织遭到严重破坏，以王瀛同志为首的一批优秀党员和进步人士被血腥屠杀。太原党组织领导工人和学生转入艰苦的地下斗争。1931年“九？一八”事变发生后，国民党反动政府出卖东北的罪行，激起全国人民的义愤。太原学生3000余人，举行了“九？一八”国耻纪念大会，坚决抗议国民党的不抵抗主义，要求立即组织抗日义勇军出兵抗日。
会后，游行队伍到国民党山西省党部示威，结果遭到反动军警的镇压。血的事件激起太原各校学生实行了总****，抗议反动派的暴行，要求组织人民法庭惩办凶手。反动分子吓得纷纷逃走，国民党山西省党部被逐出太原。1935年，北京爆发了“一二？九”学生爱国运动。12月22日，太原数千名学生隆重集会，一致响应****中央提出的团结抗日号召，支持北京学生的爱国行为。阎锡山以执行戒严令为名，禁止一切示威游行活动。
为了给反动派以有力的回击，太原学生从27日起实行总****3天，他们冲破反动军警的阻拦，奔向街头。阎锡山在无计可施的情况下，采取提前放假的办法，迫令学生离校。结果学生从学校走向工厂、农村，与工农结合起来，掀起了新的革命运动高潮。
1936年9月，太原成立了由共产党直接领导的抗日民族统一战线组织——牺牲救国同盟会（简称牺盟会）。这是党在太原地区领导抗日救亡运动的公开合法组织，从而形成了太原地区抗日救亡运动的新高潮。次年五？一国际劳动节那天，太原万余工人在海子边集会，高唱救亡歌曲，进行抗日讲演并召开了救亡游艺宣传大会，检阅了各行各业救亡剧团的辉煌战果。5月9日，太原一万余名牺盟会员又举行了宣誓和誓师大会。太原出现了“工农兵学商，一齐来救亡”的宏伟局面。
1937年“七？七”芦沟桥事变发生，日本帝国主义向我国展开全面侵略。在这期间，中央北方局书记刘少奇、北方局领导成员组织部长彭真、宣传部长******等都曾秘密到太原传达中央洛川会议精神，指导山西党组织的工作。****中央军委副主席******受党中央、******主席重托，于1937年9月初，率八路军高级军政干部彭德怀、徐向前、聂荣臻、左权、肖克等来到太原，同阎锡山商谈八路军取道山西东进抗日问题。党中央领导同志的到来，极大地鼓舞了太原人民的革命斗志。青年抗敌决死队、工人武装自卫队等数千人的抗日武装部队于太原组建，在薄一波等同志率领下，开赴抗日前线。
1937年11月8日太原沦陷，阎锡山退避晋西。****太原地方党的组织领导太原人民顽强抵抗，组织抗日武装，配合八路军一二0师英勇作战。在晋绥边区党委和晋察冀边区党委的领导下，创建了娄烦地区（静乐县）、古交地区（交城县）、阳（曲）东县、阳（曲）西县、清太徐等抗日民主根据地，进行了长达8年的艰苦抗战。在这期间，太原地区有5万多人参军参战，有1万多人伤亡，经历了大小战斗几百次，抗击了日军一次又一次的“扫荡”，共歼灭日伪军4000多人，从而不断巩固和壮大了抗日民主根据地。到1945年日本投降前，太原地区近7000平方公里的土地除太原城及平川铁路沿线残留的十几个敌据点外，85％的区域已在我抗日民主政府的控制之下。
抗战时期，太原沦陷区的人民也进行了不屈不挠的斗争，反日罢工此起彼伏，始终没有停止。1943年爆发了以机车厂为主的北郊工人联合大罢工，参加人数达几千人。这次罢工虽然遭到日寇的镇压，但太原工人阶级并未被吓倒，斗志更加坚强，他们与根据地军民相配合，为夺取抗日战争的最后胜利做出了贡献。
1945年8月15日，日本投降。国民党反动派抢夺抗日战争胜利果实，违背民意，发动内战。阎锡山重返太原，并占领了清、太、徐三县的大部分平川和阳曲的部分地区，一度还占领过古交的一些地方。阎锡山为了维持其反动统治，在农村，强制推行“兵农合一”政策，使农村经济迅速走向破产的境地：大批青壮年男子被逼往内战前线充当炮灰；大部分耕畜被军队征收和死亡；大量田地闲置、荒芜；不少人的生命被饥饿夺走。在城区，实行了“平民经济”政策，物价一涨再涨，最高时候，居全国首位。同时，在政治上实行了残暴的特务统治，从1945年起，先后在太原建立了“特种警宪指挥处”、“警务处”、“铁纪团”、“返干团”等特务组织，形成了庞大的特务网，残酷镇压共产党人和进步人士。在军事上大肆修建据点，太原地区各种战堡多达5000余座。
抗战根据地
1937年11月8日，侵华日军占领省城太原，清源、徐沟、太原3县同日沦陷，阎锡山旧政权纷纷解体。为了开辟敌后抗日工作，建立根据地，****晋西北党委和八路军一二0师利用同阎锡山建立的特殊的统一战线关系，及时通过牺盟会和战动总会，以公开合法的方式选派****党员和进步人士，参加组建各县抗日政府。共产党员赵向荣、任悟僧分别被山西省第四专员公署任命为清源和太原两县的县长。清源县抗日政府驻碾底、后窑（在今清徐县碾底乡），太原县抗日政府驻杏坪、杜里坪（在今南郊区姚村乡）。同年12月，因交城县沦陷，旧政府官员溃逃，省战动总会报经阎锡山批准，成立了交城县抗日政府，****党员常芝清任县长，县政府驻麻会、营立（在今古交市境内）。
1939年12月，阎锡山制造新旧军“磨擦”，发动了晋西事变。
共产党领导的抗日军民为了维护“团结抗日”的局面，本着“有理、有利、有节”的原则，对国民党顽固派给了应有的回击。结果不到两个月的时间，就打退了阎锡山所指挥的旧军的进攻，摧毁了阎锡山在太原地区的顽固政府。1940年1月，在娄烦地区建立了静乐县抗日民丰政府，时曙明任县长；同年2月，在阳曲东部地区建立了阳（曲）东县抗日民主政府，张力励任县长；同时在阳曲西部地区也建立了阳（曲）西县抗日民主政府，郭维屏任县长。至此，在太原地区形成了东西两块由共产党领导的抗日民主根据地，其面积为4090多平方公里，占太原地区总面积的58．53％，人口为12．04万人，占当时太原地区总人口的19．17％。
太原西部根据地属晋绥边区领导，辖静乐、交城、清徐、太原、阳（曲）西等五县。其区域包括：娄烦地区的原静乐县二区、六区和五区的一部分，即现在的娄烦县全境十二个乡镇；古交地区的原阳（曲）西县一区、三区和交城县二区、三区、四区、即现在的古交市全境十五个乡镇；阳（曲）西县的五区，即现在的阳曲县伙路坪、西凌井、西庄、北小店四个乡；清源县的一区、三区，即现在的清徐县碾底、东于、马峪三个乡镇；太原县的四区，即现在的南郊区姚村、晋祠两个乡镇。面积为3530多平方公里，人口为11．28万人。
太原东部根据地属晋察冀边区领导，有阳（曲）东县的四个区，即现在的阳曲县温川、杨兴、东黄水、大盂四个乡镇，面积为560多平方公里，人口为7600多人。
在抗日战争最艰苦、最困难的阶段，即1940年3月～1942年冬。日军疯狂向共产党领导的抗日民主根据地进攻，先后侵占了阳曲的东汉湖、大汉、南温川、北龙泉，古交的南山上、大南峪、六家河、草庄头、河口、古交镇，娄烦的东六度、下静游、马家岩、娄烦镇，使抗日民主根据地有所缩小。遵照******主席打持久战的战略方针，根据地军民团结一致坚持抗战，于1943年9月到1944年，拔掉了草庄头、娄烦镇敌据点，挤掉了南山上、大南峪、六家河、东汉湖、大汉、南温川、北龙泉、东六度、马家岩、下静游等敌据点，抗日民主根据地进一步巩固壮大。
1945年日本投降前，娄烦、古交已全境解放，阳曲也基本解放，清、太、徐的大部分平川和北郊的山区也相继解放。共产党领导的太原地区抗日民主根据地扩大到面积为5900多平方公里，人口为37．12万人，分别占到太原地区总面积、总人口的85％和56％。
日军被迫退守太原城。
老解放区
抗日战争胜利后，国民党反动派抢夺抗战胜利果实，积极准备内战。阎锡山返回太原，收编日军，命令所属部队向晋绥解放区的晋北、晋中等地区发动进攻，抢占城镇和交通要道，大肆掠夺物资。
1946～1947年，阎锡山对清、太、徐平川发动“水漫式”进攻，占领了平川解放区，清、太、徐3县再次合并为一个县委、县政府，转移到交城山区。这一时期，古交地区的大川全部、屯兰川和原平川的下游、古交和河口一带也沦为敌区。阎锡山还在古交设立了“西山行政管理区”（县级建制）。阳曲的黄寨、东黄水、高村、大盂、岔上等铁路沿线附近也被阎军占领。在太原地区的原解放区中，只有娄烦地区阎军没有占领，其余各县县城及重要村镇都被阎军占领。阎锡山在其占领区内建立政权组织，推行“兵农合一”、“三自传训”等一系列****，不少共产党员和进步人士惨遭杀害。在这种情况下，解放区大大缩小，除娄烦地区外，其余各县的行政区域都比抗日战争最困难的时期还小。面对黎明前的黑暗，解放区党政军民配合解放军同国民党反动势力进行了坚决的斗争。1947年4月，古交全境解放。1948年9月，清、太、徐全境解放，阳曲也基本解放，阎锡山被迫退守太原城。此时，解放区的总面积、总人口，已经超过抗战胜利后根据地的总面积和总人口。