Индустриальное развитие Таллина началось во второй половине XIX в., после завершения строительства железной дороги Таллин — Петербург (1870 г.). Вскоре были построены и другие линии. Благодаря железным дорогам, соединившим Таллин с внутренними районами России, расширились экономические связи города. Таллин становится важным торговым портом, который в 80-х годах XIX в. занимал по товарообороту третье место среди портов России. В 1897 г. в городе было уже 65 тыс. жителей. Обширный всероссийский рынок стимулировал развитие промышленности.

В этот период в Таллине строятся большие металлообрабатывающие заводы, целый ряд предприятий текстильной, деревообрабатывающей, целлюлозной, бумажной, кожевенной, обувной промышленности. Среди них вагоностроительный завод «Двигатель», завод электромоторов «Вольта», Балтийская бумагопрядильная мануфактура, машиностроительный завод «Франц Крулль» и др. По мере того как в Таллине развивалась промышленность, росли ряды рабочего класса. В начале XX в. Таллин стал центром рабочего движения Эстонии. С 1901 по 1904 г. здесь вел революционную работу М. И. Калинин.

Работая токарем в таллинских железнодорожных мастерских и на заводе «Вольта», он вместе с эстонскими большевиками заложил основу таллинской социал-демократической организации и связал ее с ленинской «Искрой». В период буржуазно-демократической революции 1905—1907 гг. таллинские рабочие шли в авангарде эстонского пролетариата, выступая вместе с пролетариатом всей России, который боролся за свержение царского режима. Во главе революционных масс в Эстонии летом 1905 г. встали видные революционеры Ханс Пегельман, Яан Сихвер и др. Дальнейшее развитие промышленности Таллина было связано главным образом с подготовкой царской России к первой мировой войне. В 1912—1913 гг.

в Таллине была основана мощная судостроительная промышленность и построены такие заводы, как Русско-Валтийскмй. «Беккер», «Петровская верфь». В 1913 г. в Таллине было сосредоточено 2/3 всех кадровых рабочих, занятых в промышленности Эстонии. Развитие промышленности и рост торговли обусловили увеличение численности населении города в основном за счет притока крестьян. Общее число жителей в 1917 г. достигло 160 тыс. человек, из них 70% составляли эстонцы.