Eesti moderniseerus majanduslikult ja ühiskondlikult võrreldes teiste Põhja- ja Lääne-Euroopa maadega märksa hiljem, kuid rahvastikuarengu ajastuse poolest kuulus enamarenenud regioonide hulka. 18. sajandi lõpuks kujunes Eestis välja Lääne-Euroopa abiellumustüüp, mis hilise abiellumisea ja kõrge vallalisusmäära tõttu vähendas keskmist laste arvu.
Demograafiline üleminek ehk rahvastiku traditsioonilise taastetüübi asendumine nüüdisaegsega algas Eestis 19. sajandi keskpaiku ja intensiivistus sajandi viimasel veerandil. Sündimusüleminek toimus 1840.–1890. aastatel sündinud naiste põlvkondades, kes olid pereloomeeas 1860.–1930. aastatel. Keskmine laste arv naise kohta langes neil viielt kahele, kuid piirkondlikud erinevused sündimustasemes olid väga suured. Naiste vallalisusmäär püsis neis kohortides 15–17% juures, kuid lastetuse määr kerkis 20%-lt 30%-ni, mis oli Euroopa riikide võrdluses kõrge näitaja. Laste arv naise kohta ei langenud siiski mitte eeskätt lastetute osakaalu tõusu, vaid sündide arvu piiramise tõttu. Keskmine vanus esimese lapse sünnil tõusis vähe, kuid aktiivse sünnitusea keskmine pikkus lühenes mainitud põlvkondadel peaaegu poole võrra. Keskmine esmaabiellumusvanus püsis neil naistel 25 eluaasta juures.
Suremusüleminek kulges siinmail Euroopa juhtmaadega võrreldes aeglasemalt ja suremuse tõsisem langus jäi sajandi teise poolde ja 20. sajandisse. Võrreldes Ida- ja Lõuna-Euroopaga oli suremuse alanemine Eestis (ja Lätis) aga kiireim. 1850–1914 langes suremuse üldkordaja (viie aasta keskmine) 29,8‰-lt 18,6‰-ni. Keskmine eeldatav eluiga oli eeskätt suure imikusuremuse tõttu Põhja- ja Lääne-Euroopa maadega võrreldes madalam. Imikusuremus oli Eestis neist maadest kõrgem ka maailmasõdade vahelisel perioodil. 1897. aastal oli meeste keskmine oodatav eluiga sünnimomendil 41,9 ja naistel 45,5 aastat.
1858. aastal elas Eesti alal 750 000 inimest ning järgneva poolsajandiga tõusis rahvaarv ühe miljonini. Kuna sündimus langes varakult ja kiiresti ning suremus pigem aeglaselt, kasvas Eesti rahvastik demograafilise ülemineku käigus umbes 1,6 korda, samas kui mujal Euroopas oli tavapärane 3–7-kordne kasv.
Ühiskondlik-majanduslikult madala arengutaseme ja terava maapuuduse tõttu siirdus väljapoole Eestit kuni viiendik rahvastikust. Kui 1850. aastal elas eestlasi väljaspool Eestit 30 000 (sh u 9000 setut), siis 1897. aastal 117 000 ja 1920. aastal ligi 200 000. Väljaränne intensiivistus pärast 1863. aasta passiseaduse kehtestamist ja suundus põhiliselt Venemaale. Eesti asundused tekkisid Abhaasiasse, Krimmi, Volga kesk- ja alamjooksule ning Siberisse, kuid kõige arvukamalt asuti ümber lähipiirkondadesse – Peterburi ja Pihkva kubermangu ning Peterburi linna. 1917. aastal elas Oudovamaal hinnanguliselt 40 000 eestlast. Eesti asunduste koguarv Vene aladel küündis üle 300 (jn 1).
Demograafilise tagasilöögi põhjustas I maailmasõda (1914–1918), mille käigus mobiliseeriti Vene armeesse üle 100 000 mehe; neist 10 000 hukkus. Vahetult pärast vabadussõda (1918–1920) opteerus Eestisse umbes 40 000 eestlast.
