По итогам Февральской буржуазно-демократической революции 1917 года в России император Николай II отрекся от престола и власть в Казахстане перешла к областным и уездным комитетам Временного правительства, исполнительным комитетам и комиссариатам в городах и волостях. Одновременно возникли Советы рабочих депутатов, Советы солдатских депутатов, Советы крестьянских депутатов и Советы киргизских (казахских) депутатов. Возникли и национальные казахские партии. Партию «Алаш» возглавил член руководства российской партии кадетов (конституционных демократов) Алихан Букейханов.
Партия выступала за объединение этнических казахских территорий и предоставления им автономии в рамках Российской республики с собственной формой организации власти и судами биев. «Алаш» подчеркивала приверженность казахов исламу, но одновременно призывала освободить гражданскую жизнь от норм шариата. Выдвигались также требования возвращения земельли коренному населению, объявления личных земельных наделов собственностью аула и создания казахских земств.
Казахская социалистическая партия «Уш-жуз» («Три жуза») ориентировалась на эсеров. Она поддерживала идею союза мусульманских народов Поволжья, Казахстана, Урала, Кавказа и Средней Азии, требовала перераспределения земли среди казахов, выступала против земств и призывала сохранить «справедливые законы» шариата.
Вслед за Октябрьской социалистической революцией 1917 года советская власть была установлена в областях Казахстана в течение ноября 1917 – февраля 1918 года.
Параллельно попыталась установить свою власть и партия «Алаш». В декабре 1917 года она созвала в Оренбурге, который находился под контролем войск атамана Оренбургского казачества Александра Дутова, общеказахский съезд и провозгласила образование правительства — Народного совета «Алаш-орды» во главе с Букейхановым. Правительство «Алаш-орды» объявило столицей г. Семипалатинск на востоке страны,. бБыло также объявлено о начале формирования регулярной армии, которая могла бы защитить интересы нового образования.
Однако, часть известных казахских политических деятелей, такие как предводитель антиколониального восстания 1916 года Амангельды Иманов, Алиби Джангильдин и другие поддержали партию большевиков, так как не приняли союз «Алаш-орды» с силами белогвардейца, атамана А. Дутова, которые прочно ассоциировались с карательными отрядами самодержавия, жестко давившими восстание казахов 1916 года.
После продолжительных военных действий 1918–1919 годах белое движение и вооруженные силы «Алаш-орды» потерпели поражение. В марте 1920 года Революционный комитет (Ревком), составленный из большевиков, предъявил ультиматум «Алаш-орде», потребовав ее полного роспуска и пообещав амнистию рядовым участникам движения. Подчинившись ультиматуму, центральное правительство «Алаш-орды» и его филиалы в Омске, Тургае, Акмолинске и Семипалатинске самораспустились.
26 августа 1920 г. ВЦИК и СНК РСФСР приняли декрет «Об образовании Автономной Киргизской Советской Социалистической Республики» в составе РСФСР, с центром в Оренбурге. В нее вошли районы Акмолинской, Семипалатинской, Тургайской, Уральской областей, населенные казахами части территории Закаспийской области, Астраханской и Оренбургской губерний. На учредительном съезде Советов автономии в октябре председателем ЦИК был избран С. Мендешев, а председателем Совнаркома — В. Радус-Зенькович.
В апреле 1925 г. по решению V Всеказахского съезда Советов Киргизская АССР была переименована в Казахскую АССР, чем было восстановлено историческое самоназвание казахов на государственном уровне.
Также в рамках национально-государственного размежевания к Казахской АССР были присоединены населенные казахами территории Сырдарьинской и Джетысуйской (Семиреченской) областей. Первая столица советского Казахстана — город Оренбург, вместе с окружавшими его районами вошел непосредственно в состав РСФСР, а столица автономной республики была перенесена в Кызыл-Орду. В 1925–1930 годах в Казахскую АССР входила также Каракалпакская автономная область.
В последующие десятилетия в Казахстане развернулись инициированные И. Сталиным коллективизация сельского хозяйства и индустриализация. Уже с 1926 г. проводилась политика «советизации казахского аула», в результате которой было подорвано влияние традиционных старейшин и местных авторитетных лиц.
В рамках данной политики проводилась широкомасштабная конфискация скота и имущества, людей под конвоем милиции направляли в «точки оседания». Скот, реквизируемый для нужд колхозов, забивали на месте, так как невозможно было прокормить собранные в одном месте большие стада. К 1933 году из 40 млн голов скота осталась примерно одна десятая часть.
Таким образом, данная политика привела к падению сельскохозяйственного производства и вызвала голод 1929–1933 гг., который получил название «голодомор», «ашаршылык» и привел к гигантским жертвам и оттоку части населения. Население Казахской АССР по различным оценками сократилось на 48%.
Параллельно, в рамках индустриализации, в промышленность Казахстана в период 1928–1937 гг. было вложено 2 млрд рублей из союзного бюджета. На стройки и предприятия направлялись рабочие и инженеры из других районов СССР. Всего в предвоенные годы было построено около 200 крупных промышленных предприятий, включая Чимкентский свинцовый, Балхашский медеплавильный заводы, угольный центр в Караганде, Туркестанско-Сибирская железная дорога.
В 1929 г. столица Казахстана была перенесена в г. Алматы (в советское время — Алма-Ата). В 1936 г. Казахская АССР перешла из статуса автономии в ранг союзной республики и стала Казахской ССР. Ее конституцию принял в марте 1937 г. X чрезвычайный съезд Советов Казахстана.
Значительный шаг в индустриальном развитии Казахстана был сделан в годы Второй мировой войны, когда на его территорию было эвакуировано из западных районов СССР свыше 140 промышленных предприятий и более 1 млн человек. В этот период были также построены новые заводы, рудники и шахты.
В то же время, развернувшаяся в Советском союзе в 1930-х годах волна политических репрессий, достигшая своего пика в 1937–1938 гг., привела к арестам и расстрелам тысяч казахстанцев, прежде всего, представителей политической, управленческой, интеллектуальной элиты казахского народа, в том числе подавляющего большинства бывших деятелей партии «Алаш».
Параллельно, начиная с 1936 года, территория Казахстана стала использоваться сталинским тоталитарным режимом для переселения сюда целых этнических групп из приграничных районов СССР: корейцев, поляков, турков-месхетинцев, понтийских греков, ассирийцев, а в годы Великой Отечественной войны — немцев, чеченцев, ингушей, карачаевцев и многих других.
Благодаря переезду в Казахстан сотен тысяч русских, украинцев, белорусов и представителей иных народов в рамках трудовой и миграционной политики Советского Союза, страна стала многонациональной.
Вместе с началом Великой Отечественной войны (1941–1945 гг.) Казахстан превращается в трудовой тыл Красной армии. Работники построенных в республике и эвакуированных сюда промышленных предприятий, так же как и сельские труженики, вносят свой огромный вклад в обеспечение нужд фронта.
Около полутора миллионов казахстанцев ушло в Красную армию защищать Родину с оружием в руках, почти половина из них погибла на фронтах Великой Отечественной. 528 выходцев из Казахстана были удостоены высшего признания воинской доблести в СССР — Звезды Героя Советского Союза, значительная часть — посмертно.
После завершения Великой Отечественной Войны в Казахстане продолжала развиваться промышленность, ориентированная в основном на добычу сырья, а также сельское хозяйство с упором на животноводство.
В 1954–1965 гг. в Советском Союзе осуществлялась широкая программа освоения целинных и залежных земель, в рамках которой в Казахстане было запланировано освоить под пашни около 4 млн га земель. В связи с освоением целины в Казахстан были переселены сотни тысяч человек.
Освоение целины шло форсированными темпами: если за два года предполагалось распахать 13 млн га, то в действительности распахали 33 млн га. За 1954–1960 гг. было поднято 41,8 млн га целины и залежи. На целине только в первые два года было создано 425 зерновых совхозов, аграрные гиганты создавались и позже.
Благодаря экстраординарному сосредоточению средств и людей, а также природным факторам, новые земли в первые годы давали сверхвысокие урожаи, а с середины 1950-х годов — от половины до трети всего производимого в СССР хлеба.
Однако желаемой стабильности, вопреки усилиям, добиться не удалось: в неурожайные годы на целине не могли собрать даже посевной фонд, в результате нарушения экологического равновесия и эрозии почв в 1962–1963 гг. настоящей бедой стали пыльные бури. Освоение целины вступило в стадию кризиса, эффективность ее возделывания упала на 65 %.
В 1960–1962 гг. и 1964–1986 гг. республиканскую партийную организацию Казахстана возглавлял Динмухамед Кунаев. При нем продолжалась индустриализация, строились крупные предприятия в Алматы, Караганде, Экибастузе, Павлодаре, энергетические объекты, железные и автомобильные дороги. Был достигнут большой прогресс в развитии образования, науки, культуры.
В то же время, в советское время последовательно ограничивалась сфера применения казахского языка, что вызывало скрытое недовольство части населения.
В декабре 1986 года Д. Кунаев был заменен бывшим руководителем Ульяновского обкома партии Геннадием Колбиным. Это вызвало массовые демонстрации протеста в Алматы 16 декабря 1986 года. Демонстрации были жестоко подавлены, применены пожарные машины, саперные лопатки, дубинки, служебные собаки. Многие участники митингов получили тяжелые ранения и подверглись преследованию за то, что открыто выразили свой протест.
Около 900 человек были наказаны в административном порядке, более 300 человек отчислено из вузов, уволены с работы 319 участников событий. Общее количество задержанных составляло 8 500 человек, 99 человек были осуждены к различным срокам лишения свободы. Один — К.
Рыскулбеков — по обвинению в убийстве дружинника был приговорен к смертной казни, которую позже заменили на 20 лет лишения свободы. Тем не менее, молодой парень в 1988 году погиб в тюрьме при невыясненных до конца обстоятельствах.
Вместе с тем, центральные власти СССР были вынуждены уступить недовольству масс, и в июне 1989 году Г. Колбин был смещен с поста. В том же месяце на пост первого секретаря республиканской коммунистической партии был назначен Нурсултан Абишевич Назарбаев, занимавший с 1984 г. пост председателя Совета министров Казахской ССР.
Н. А. Назарбаев содействовал принятию закона об официальном статусе казахского языка, выступал с критикой негативных сторон коллективизации, создал независимое религиозное управление казахстанских мусульман.
В 1989 году большую поддержку общества приобрело массовое движение «Невада — Семипалатинск», выступавшее за прекращение испытаний ядерного оружия на территории Восточного Казахстана.
А в марте 1990 года в республике были проведены выборы в Верховный совет, на которых впервые допускалось выдвижение нескольких кандидатов на один мандат.
Разворачивавшиеся в Советском Союзе политические процессы создавали условия для обретения Казахстаном государственной независимости.