С 70-х 18 в. в финляндской элите стали зарождаться сепаратистские идеи. Некоторые видные финляндцы мечтали о самостоятельности страны (Георг-Магнус Спренгтпортен). Эти настроения проявились во время русско-шведской войны 1788-1790, когда шведский король Густав III попытался вернуть потерянные провинции.

На судьбу Финляндии повлияло также враждебное отношение Швеции к Наполеону. На встрече в Тильзите (1807) Александр I и Наполеон договорились о том, что, если Швеция не присоединится к Континентальной блокаде, Россия объявит ей войну. Когда шведский король Густав IV Адольф отверг это требование, русские войска вторглись в южную Финляндию в 1808 и начали продвигаться на запад, а затем на север. Вначале им сопутствовал успех. Южная часть страны, где проживала основная часть населения, была занята русскими войсками. Взятие русскими крепости Свеаборг, которую называли “шведским Гибралтаром на Севере”, нанесло серьезный удар Швеции. Александр I объявил о присоединении Финляндии к России, население принесло присягу на верность. Летом 1808 шведы собрались с силами и на какое-то время приостановили наступление противника, однако повернуть ход войны им не удалось. Осенью 1808 они были вытеснены со всей территории Финляндии. Русские войска совершили рейды на Аландские о-ва и даже на территорию самой Швеции. В марте 1809 король Густав IV Адольф был свергнут. Одновременно в г. Борго (Порвоо) собрались представители финляндских сословий, подтвердившие присоединение Финляндии к России. Сейм открыл Александр I, объявивший о предоставлении Финляндии статуса автономного Великого княжества, сохранявшего прежние, шведские законы. Государственным языком оставался шведский. Война закончилась поражением Швеции и подписанием Фридрихсгамского мирного договора, по которому Финляндия отходила к России на правах Великого княжества, и Аландские острова. В 1809 было образовано Великое княжество Финляндское со своим сеймом и создана особая комиссия по финляндским делам (позже переименованная в комитет по финляндским делам). В 1812 столицей княжества был объявлен Гельсингфорс (Хельсинки).

Финляндия пользовалась значительными льготами и привилегиями. Она получила свою почтовую службу и органы правосудия, с 1860-х собственную финскую денежную систему. Финны были освобождены от прохождения обязательной службы в русской армии. Благосостояние населения росло, а его численность увеличилась с 1 млн. человек в 1815 до 1,75 млн. в 1870.

Оживилась культурная жизнь Финляндии. Этому способствовал перевод университета из Турку в столичный город Хельсинки. Йохан Людвиг Рунеберг, автор Сказаний прапорщика Столя, и Элиас Ленрот, создатель эпоса Калевала, повлияли на рост самосознания финского народа и заложили фундамент для изучения его языка и литературы. Юхан Вильхельм Снельман возглавил движение по развитию школьного образования и в 1863 добился утверждения равноправия финского языка со шведским.

Права Великого княжества Финляндского как автономии вплоть до конца 19 в. не нарушались царским правительством. В период с 1809 по 1863 Финляндский сейм не собирался, и управление страной осуществлялось сенатом при генерал-губернаторе. Первое заседание сейма для разработки конституции было созвано в 1863 по инициативе Александра II. С 1869 сейм стал созываться регулярно, обновление его состава проводилось раз в пять лет, а с 1882 - раз в три года. Стала складываться многопартийная система. В Финляндии прошли глубокие структурные реформы, прежде всего в экономике. Ускорился процесс модернизации страны.
Во время правления Николая II под влиянием российских военных кругов стала вырабатываться новая политика, направленная на ускоренную интеграцию Финляндии в состав империи и постепенное свертывание автономии. Сначала была предпринята попытка заставить финнов проходить воинскую службу в русской армии. Когда сенат, ранее шедший на уступки, отверг это требование, генерал Бобриков ввел военно-полевые суды. В ответ на это в 1904 финны застрелили Бобрикова, и в стране начались волнения. Русская революция 1905 совпала с подъемом национально-освободительного движения финнов, и вся Финляндия присоединилась к всеобщей стачке в России. Политические партии, особенно социал-демократы, приняли участие в этом движении и выдвинули свою программу реформ. Николай II был вынужден отменить указы, ограничивавшие финляндскую автономию. В 1906 был принят новый демократический избирательный закон, предоставлявший право голоса женщинам (впервые в Европе). После подавления революции в 1907 царь еще раз попытался закрепить прежнюю политику путем введения военного правления, но оно было сметено революцией 1917.

В начале 20 в. в Финляндии преимущественно развивалась деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность, которая ориентировались на западноевропейский рынок. Ведущей отраслью сельского хозяйства стало животноводство, продукция которого тоже в основном вывозилась в Западную Европу. Торговля Финляндии с Россией сокращалась. Во время Первой мировой войны из-за блокады и почти полного прекращения внешних морских связей были свернуты как главные экспортные отрасли, так и отрасли внутреннего рынка, работавшие на привозном сырье.