Majanduse ja ühiskonnaelu moderniseerumise ning raudteevõrgu arenguga kaasnes kiire linnastumine ehk linnade kasv ja linnarahvastiku osatähtsuse suurenemine. Linlaste arv kasvas nii tagamaa põhjal kui ka teistest Vene keisririigi piirkondadest saabunute varal. Linnastumine hõlmas muutusi rahvastiku paiknemises, tööjaotuses, kultuuris ja elulaadis (mh linliku elulaadi levimises maale) ning demograafilises käitumises. Llinna kolinud peredel sündis vähem lapsi ja linlastel oli kõrgem suremus.
Linnarahvastik (jn 1) suurenes põhiliselt positiivse rändesaldo ja vähesel määral positiivse loomuliku iibe tõttu; kasvu mõjutas ka linnapiiride laienemine. Linnarahvastiku loomulik iive, mis 19. sajandi keskpaigani oli tavaliselt negatiivne, muutus positiivseks sajandi viimasel veerandil (nt Tallinnas ja Tartus). Keskmine oodatav eluiga jäi aga linlastel maaelanikest jätkuvalt madalamaks.
Aastatel 1863–1913 kasvas tänasel Eesti alal asunud 12 linna elanike koguarv üle 3,5 korra; linnarahvastiku osakaal suurenes 2,5 korda. Kolme suurema linna kasvu vedanud tegurid ja seetõttu ka nende kasvudünaamika olid erinevad. Tartu rahvastikku kasvatas areng ülikoolilinnana. Narva industrialiseerus 19. sajandi viimastel kümnenditel jõudsalt (jn 2). Eesti ala suurim linn Tallinn arenes tänu sadamale, raudteele ja tööstuse hoogsale edenemisele eriti tormiliselt 20. sajandi algul. Kui 1863. ja 1897. aastal elas Tallinnas umbes kolmandik kogu Eesti linnarahvastikust, siis esimese maailmasõja eelõhtul juba 45,8%. 20. sajandi teise kümnendi algul elas Tallinnas iga kümnes Eesti elanik.
Linnastumise käigus muutus linnarahvastiku etniline ja sotsiaalne koosseis ning eestlaste osakaal suurenes eeskätt sakslaste ja mõnel pool ka vähemusrahvuste arvel. 20. sajandi algul muutusid rahvastiku poolest eesti linnadeks ka piirilinnad Valga ja Narva, kus eestlaste osakaal tõusis 1913. aastaks vastavalt 51% ja 58%-ni (jn 3). Sakslaste arvulise osakaalu langus ei toonud kaasa nende sotsiaalse, majandusliku ja kultuurilise ülemvõimu kiiret hääbumist; see võttis aega aastakümneid ning kulges eri linnades erinevas tempos.
Eestlaste ulatuslik väljaränne Vene riigi teistesse osadesse suurendas eestlaste arvu ka mujal linnades. Esimese maailmasõja eelõhtul elas Riias rohkem eestlasi – hinnanguliselt 10–12 000 – kui enamikus Eesti ala linnades ning Peterburi oli Tallinna ja Tartu järel suurima eestlaste arvuga linn (23 400).
